CN108069525B - 一种自走式微纳米增氧设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自走式微纳米增氧设备，包括微纳米曝气装置、行走驱动装置和浮体；所述行走驱动装置包括控制器、定位装置和推进装置，所述推进装置安装于浮体下部，控制浮体位移；所述控制器接收定位装置信号，控制推进装置启停；所述微纳米曝气装置通过扰流叶片切割细化气泡，增加溶氧。本发明的装置可以生成均匀的高密度微纳米气泡促进溶氧，并可控制纳米增氧设备自行移动，操作方便、适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种微纳米增氧设备，具体涉及一种自走式微纳米增氧设备。
背景技术
我国人均水资源占有总量少、供需矛盾突出、河湖污染、水生态系统脆弱等问题比较突出。水资源的日益匮乏与水污染的不断加剧已成为制约我国社会经济可持续发展的重大“瓶颈”问题。
由于人类活动的加剧，工业、农业和生活污水排入增多，河湖的稀释净化功能已大为削弱。尤其在当前，许多大的城市和工业区和城市均是建立在滨河或者滨湖地区，大量废水未经处理进入水体，超出了水体的自净界限，污染物沉积在水中得不到有效的降解，导致大部分的河流与湖泊均处于不同程度的富营养状态。开展河湖水生态系统保护与修复，切实改善水环境和水生态系统现状是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。
CN202116385U公开了一种由环流机和增氧机组成的增氧环流活水机，主要通过高速回旋的水气混合液生成超微细气泡，然后经过电机结合齿轮、叶片形成的搅拌装置混合后向水中扩散，但该种经过一级回旋产生的细微气泡存在溶气率低的不足，并且电机与齿轮组成的减速搅拌装置耗能大、寿命短，长期维护成本较高。CN106315882A公开了一种由水收集漏斗、导流管和推流泵组成的层流交换式增氧活水机，通过安装在水底的推流泵将表层水抽吸至底部，进而实现增氧目的，但该种方法增氧效率有限。CN206213034U公开了一种由电机、叶轮和轮盘组成的增氧活水机，该种方法通过电机驱动叶轮转动在水中产生波纹的方法向水体增氧，但该种方法不能对深层水体增氧，增氧效果不明显。CN106365333A公开了一种由太阳能驱动的全自动水处理设备，在该设备导水管叶轮的提水作用下可以实现水体的立体循环，但该装置由于采用太阳能驱动因此功率较低，促进水体循环耗时较久，并且太阳能供电方式可靠性受天气影响较大。CN102219315A公开了一种由水泵、蓄能器和宽缝隙喷头组成的微纳米充氧装置，该装置通过水泵叶片、喷头对气液混合液的切割形成微细气泡，但该进入蓄能器中的气液混合液只经过叶轮叶片的切割，气泡不够均匀因此溶解氧效率有限。CN102001719B公开了一种通过微孔装置产生微纳米气泡的装置，但这种通过微孔装置产生的气泡均匀性不足，并且存在制造加工精度高、容易堵塞等缺点。CN203212385U公开了一种由太阳能驱动的旋流式微纳米曝气机，该装置利用高速旋转水流带动空气混合，但该方法溶气效率较低，不能够形成过饱和溶液。CN205575786U公开了一种射流式微纳米曝气系统，该装置存在流道设计复杂、安装工序繁琐等不足。CN204981362U公开了由自吸泵、气液混合流体管和微纳米发生器组成的微纳米曝气充氧装置，该装置将气水混合液高速回旋后减压释放形成微纳米气泡，但该方法进气口设置于气液混合器中，导致混合器中压力较小溶解气体有限。CN206407964U公开了一种由潜水泵和喷射器组成的悬浮式微纳米曝气装置，该装置工作时喷射器中形成负压将空气吸入，之后将气液混合液喷出形成微细气泡，该种方法同样存在溶气量较低的不足。除此之外，上述现有的微纳米增氧装置与活水装置的还有一个共同的缺点在于，其安装位置比较固定，不能再水中自行移动。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，针对富营养化等水体的处理问题，提出一种自走式微纳米增氧设备。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种自走式微纳米增氧设备，包括微纳米曝气装置、行走驱动装置和浮体；所述行走驱动装置包括控制器、定位装置和推进装置，所述推进装置安装于浮体下部，控制浮体位移；所述控制器接收定位装置信号，控制推进装置启停；所述微纳米曝气装置位于浮体下方，与浮体相连，所述微纳米曝气装置从上至下依次包括分流器、至少一个溶气罐和双吸泵；所述双吸泵的进水口末端设置进气口，双吸泵进气口通过进气管与外部大气连通；所述分流器的进水口与双吸泵的出水口连接；所述分流器顶部设有若干出水口，每个分流器出水口通过溶气罐的进水口与溶气罐相连接；所述溶气罐的进水口处和溶气罐内部设有至少一组扰流叶片；所述溶气罐底部出水口位置安装文丘里管，溶气罐中的液体经文丘里管排入水体。
本发明中气体经进气管进入双吸泵内，经双吸泵内的叶片进行第一级切割，在溶气罐的进水口处和溶气罐内部设置至少一组扰流叶片，即在溶气罐的进水口处或溶气罐内部设置扰流叶片进行第二级切割，或在溶气罐的进水口处及溶气罐内部均设置扰流叶片进行第二级以及第三级切割，可使溶于水中的气泡被均匀切割至微纳米级别，在出水口文丘里管减压释放的空化作用下，生成均匀的高密度微纳米气泡，促进溶氧。
作为本发明的进一步改进，所述溶气罐的进水口处和溶气罐内部分别设有两组扰流叶片；水流依次通过溶气罐进水口第一组扰流叶片、第二组扰流叶片进入溶气罐，进入溶气罐的水流依次通过溶气罐内第一组扰流叶片、第二组扰流叶片，后流向文丘里管。三级切割可保障溶于水中的气泡被均匀切割至微纳米级别，同时第二级和第三级分别设置两组扰流叶片，可降低对机械强度的要求。
进一步的，所述溶气罐进水口第一组扰流叶片和溶气罐进水口第二组扰流叶片旋转方向相反；所述溶气罐内第一组扰流叶片和溶气罐内第二组扰流叶片旋转方向相反。旋转方向相反即翼尖指向相反，可以平衡力矩，减小对结构强度的要求。扰流叶片优选采用无油密封扰流叶片，即叶片枢轴采用无油润滑的密封结构。
进一步的，所述溶气罐进水口第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第一组扰流叶片的叶片数目，所述溶气罐进水口第二组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片的叶片数目；或溶气罐进水口两组扰流叶片叶片数目均少于溶气罐内两组扰流叶片的叶片数目。叶片的数量对进水量有一定的影响，进水管直径较小，因此适当减少进水口处叶片数量避免叶片影响进水量。
进一步的，所述溶气罐进水口第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐进水口第二组扰流叶片的叶片数目；所述溶气罐内第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片的叶片数目。第二组扰流叶片数目多于第一组扰流叶片数目，可实现对气泡进行更细致的切割。
作为本发明的进一步改进，还包括电气控制装置，所述电气控制装置包括变频器、接触器、时控开关和连接电缆，所述电气控制装置连接行走驱动装置控制器，控制推进装置启停。所述双吸泵的进气管处设置有进气阀和流量计，可根据水流量控制调节进气量。
作为本发明的进一步改进，所述双吸泵的进气管处设置有进气阀和流量计，可根据水流量控制调节进气量。
所述双吸泵的进气口和进水口处分别设有过滤网。双吸泵进水口处设置过滤网，可以避免因双吸泵抽吸作用将水体中的大颗粒固体物质吸入，如石块，玻璃等，造成系统的结构损伤；进气口设置过滤网可以避免将空气中的絮状物等吸入，造成水体的污染。进一步的，所述溶气罐的进水口处和罐体下部设置多孔滤网。
所述双吸泵动力源采用潜水永磁电机，最高可泵送30％气液比混合液，工作效率高。
所述浮体材质为铝合金。
所述推进装置采用螺旋桨。
本发明的设备，气水混合液进入双吸泵后经过双吸泵泵体叶片第一级高速旋切后气泡变小，细化气泡水经溶气罐进水口处设置的旋转方向相反的两层无油密封扰流叶片的第二级旋转切割，进入含有双层无油密封扰流叶片的溶气罐内进行第三级旋转切割，在罐体内高压条件下形成过饱和溶液，过饱和气液混合液经过文丘里管减压释放后，释放器出口压力骤降发生空化效应，水中气泡进一步破裂，并从水中析出，生成均匀的高密度微纳米气泡，最小气泡直径可达到30nm；行走驱动装置可按照定位装置获得设备的具体位置控制推进装置启动工作，直至移动至指定位置。
本发明的有益效果如下：
(1)气体经过高速双吸泵叶片的第一级切割、溶气罐进水口两层无油密封扰流叶片的第二级旋转切割、容器罐内无油密封扰流叶片的第三级旋转切割和溶气罐出水口文丘里管减压释放带来的空化作用下，最终生成均匀的高密度微纳米气泡，气泡最小直径可达到30nm，可向水中增氧10mgL；
(2)行走驱动装置可以将设备自行移动至桥涵等安装不便的水域、排污口或者水华部分爆发的突发重点污染水域，操作方便适应性强；
(3)高速双吸泵动力源采用永磁电机，可以最高可泵送30％气液比混合液，工作效率远超45％，经济节能；
(4)电气控制装置可以循环且多时段定时控制设备的启停，节省电力和人力。
附图说明
图1为本发明实施例的自走式纳米增氧设备结构侧视图；
图2为本发明实施例的溶气罐结构示意图；
图3a为本发明实施例中溶气罐进水口第一组无油密封扰流叶片正面示意图；
图3b为本发明实施例中溶气罐进水口第一组无油密封扰流叶片背面示意图；
图4a为本发明实施例中溶气罐进水口第二组无油密封扰流叶片正面示意图；
图4b为本发明实施例中溶气罐进水口第二组无油密封扰流叶片背面示意图；
图5a为本发明实施例中溶气罐内第一组无油密封扰流叶片正面示意图；
图5b为本发明实施例中溶气罐内第一组无油密封扰流叶片背面示意图；
图6a为本发明实施例中溶气罐内第二组无油密封扰流叶片正面示意图；
图6b为本发明实施例中溶气罐内第二组无油密封扰流叶片背面示意图；
图7为本发明实施例1中文丘里管示意图；
图中：1.浮体，2.控制器，3.推进装置，4.微纳米曝气装置，5.双吸泵，6.双吸泵进水口，7.双吸泵进气口，8.分流器，9.溶气罐，10.文丘里管，11.出水管，12.溶气罐进水口第一组无油密封扰流叶片，13.溶气罐进水口第二组无油密封扰流叶片，14.溶气罐内第一组无油密封扰流叶片，15.溶气罐内第二组无油密封扰流叶片，16.定位装置。
具体实施方式
下面结合实施例和附图做进一步说明。
如图1所示的自走式微纳米增氧设备，包括微纳米曝气装置4、行走驱动装置和浮体1；所述行走驱动装置包括控制器2、定位装置16和推进装置3，所述推进装置3安装于浮体1下部，控制浮体1位移；所述控制器2接收定位装置16信号，控制推进装置启停；所述微纳米曝气装置位于浮体下方，与浮体相连，所述微纳米曝气装置4从上至下依次包括分流器8、至少一个溶气罐9和双吸泵5；所述双吸泵5的进水口末端设置进气口7，双吸泵进气口7通过进气管与外部大气连通；所述分流器8的进水口与双吸泵5的出水口连接；所述分流器8顶部设有若干出水口，每个分流器8出水口通过溶气罐9的进水口与溶气罐9相连接；所述溶气罐9的进水口处和溶气罐9内部设有至少一组扰流叶片；所述溶气罐底部出水口位置安装文丘里管，溶气罐9中的液体经文丘里管10排入水体。文丘里管10的结构如图7所示。
如图2-图6所示，所述溶气罐9的进水口处和溶气罐9内部分别设有两组扰流叶片12-15；水流依次通过溶气罐进水口第一组扰流叶片12、第二组扰流叶片13进入溶气罐，进入溶气罐的水流依次通过溶气罐内第一组扰流叶片14、第二组扰流叶片15，后流向文丘里管10。溶气罐进水口第一组扰流叶片12和溶气罐进水口第二组扰流叶片13旋转方向相反；所述溶气罐内第一组扰流叶片14和溶气罐内第二组扰流叶片15旋转方向相反。扰流叶片采用无油密封扰流叶片，即叶片枢轴采用无油润滑的密封结构。
优选的，所述溶气罐进水口第一组扰流叶片12的叶片数目少于溶气罐内第一组扰流叶片14的叶片数目，所述溶气罐进水口第二组扰流叶片13的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片15的叶片数目；或溶气罐进水口两组扰流叶片叶片数目均少于溶气罐内两组扰流叶片的叶片数目。此外，所述溶气罐进水口第一组扰流叶片12的叶片数目少于溶气罐进水口第二组扰流叶片13的叶片数目；所述溶气罐内第一组扰流叶片14的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片15的叶片数目。
优选的，本发明的设备还包括电气控制装置，所述电气控制装置包括变频器、接触器、时控开关和连接电缆，所述电气控制装置连接行走驱动装置控制器，控制推进装置启停。
本发明的装置中，空气由进气口7、水由进水口6经双吸泵5吸入后，首先经过泵体叶轮混合、旋切细化，然后通过分流器8依次通过第一组无油密封扰流叶片12和第二组无油密封扰流叶片13进入溶气罐9，所述第一组无油密封扰流叶片12和第二组无油密封扰流叶片13由无油密封轴承和飞翼型扰流叶片组成，第一组无油密封扰流叶片12和第二组无油密封扰流叶片13叶片旋转方向相反，两个扰流叶片在混合液的作用下向相反的方向转动，进一步将水中的气泡切割细化，混合液进入溶气罐9经过溶气罐内第一组无油密封扰流叶片14、溶气罐内第二组无油密封扰流叶片15的进一步切割细化后，气泡细化至微纳米级，气液混合体在溶气罐9内加压溶解达到过饱和状态，溶解氧含量大于10mgL，经文丘里管10减压喷射之后，气泡进一步形成均匀的直径为30-50μm的微纳米气泡，直径最小气泡可小至30nm；
高速双吸泵5动力源采用潜水永磁电机，最高可泵送30％气液比混合液，工作效率远超45％。微纳米气泡由于具备比表面积大、上升速度慢等特点，能够在水中长时间留存，可以为好养微生物、浮游植物以及生物提供充足的活性氧，加速期对水体及底泥中污染微生物的降解过程。同时，微纳米气泡比表面积大，对悬浮类污染物具有良好的吸附效果。微纳米气泡破裂时产生高温高压，在水中产生更多的羟基自由基，进一步促进了高分子有机物的分解。
Claims (6)
1.一种自走式微纳米增氧设备，其特征在于，包括微纳米曝气装置、行走驱动装置和浮体；
所述行走驱动装置包括控制器、定位装置和推进装置，所述推进装置安装于浮体下部，控制浮体位移；所述控制器接收定位装置信号，控制推进装置启停；
所述微纳米曝气装置位于浮体下方，与浮体相连，所述微纳米曝气装置从上至下依次包括分流器、至少一个溶气罐和双吸泵；所述双吸泵的进水口末端设置进气口，双吸泵进气口通过进气管与外部大气连通；所述分流器的进水口与双吸泵的出水口连接；所述分流器顶部设有若干出水口，每个分流器出水口通过溶气罐的进水口与溶气罐相连接；所述溶气罐的进水口处和溶气罐内部分别设有两组扰流叶片；所述溶气罐底部出水口位置安装文丘里管，溶气罐中的液体经文丘里管排入水体；
所述溶气罐的进水口处和溶气罐内部分别设有两组扰流叶片；水流依次通过溶气罐进水口第一组扰流叶片、第二组扰流叶片进入溶气罐，进入溶气罐的水流依次通过溶气罐内第一组扰流叶片、第二组扰流叶片，后流向文丘里管；
所述溶气罐进水口第一组扰流叶片和溶气罐进水口第二组扰流叶片旋转方向相反；所述溶气罐内第一组扰流叶片和溶气罐内第二组扰流叶片旋转方向相反；
所述溶气罐进水口第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第一组扰流叶片的叶片数目，所述溶气罐进水口第二组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片的叶片数目；或溶气罐进水口两组扰流叶片叶片数目均少于溶气罐内两组扰流叶片的叶片数目；
所述溶气罐进水口第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐进水口第二组扰流叶片的叶片数目；所述溶气罐内第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片的叶片数目。
2.根据权利要求1所述的自走式微纳米增氧设备，其特征在于，还包括电气控制装置，所述电气控制装置包括变频器、接触器、时控开关和连接电缆，所述电气控制装置连接行走驱动装置控制器，控制推进装置启停。
3.根据权利要求1所述的自走式微纳米增氧设备，其特征在于，所述双吸泵的进气管处设置有进气阀和流量计。
4.根据权利要求1所述的自走式微纳米增氧设备，其特征在于，所述溶气罐的进水口处和罐体下部分别设有过滤网。
5.根据权利要求1所述的自走式微纳米增氧设备，其特征在于，所述双吸泵的进气口和进水口处分别设有过滤网。
6.根据权利要求1所述的自走式微纳米增氧设备，其特征在于，其特征在于，所述双吸泵动力源采用潜水永磁电机。
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