CN108585178A - 一种超微气泡发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超微气泡发生器，该超微气泡发生器的主要优选结构如下：该超微气泡发生器的进气管通过法兰与上部空气管连接，进气管直通发生器底部；发生器顶部设有二次导流切割柱，发生器内部设有导流切割柱和可旋转的切割扇叶、固定的切割扇叶，可多次切割气液固三相混合液；可旋转切割扇叶下设有分流器；底部有可调节支架。本发明的超微气泡发生器通过改进结构设计，强化水力剪切作用，使得产生的气泡更小更均匀，气液固三相混合效果更佳，充氧能力大幅提高，且可通过可调节式支架设计应对池底不平整的状况。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于曝气的超微气泡发生器，属于污水处理技术领域。
背景技术
曝气器(头)是污水处理过程中曝气充氧的必备设备，按材质可分为陶瓷、聚合物、橡胶膜片、尼龙+ABS、玻璃钢、化纤增强改良塑料、硅胶等。其中，橡胶膜微孔曝气器或橡胶膜微孔曝气管是目前市场应用最为广泛的一类。由于这类曝气器自身材质及工作原理的限定，在其使用过程中容易出现膜孔堵塞、膜片老化撕裂甚至曝气器脱落的问题，且单个曝气器出现问题将影响整个曝气系统的供气效率，甚至最后导致整个曝气系统失效，需要进行全面更换。而更换曝气器则必须停产清池，且更换工作周期长、费用高、安全隐患大，严重影响正常生产。因此，非常有必要开发结构简单、充氧效率高、不易损坏/堵塞、且可实现在线安装更换的新型节能曝气器。
专利文献CN206014499U公开了一种有限空间高效充氧系统，系统中涉及到的曝气装置呈筒型，采用竖向进气方式，外筒内设有顺逆向螺旋板(带碰撞头)，外筒上端出水口的上方设有导流切割器，下端进水口处通过螺纹连接结构连接底座。该设备的旋流、切割结构均为固定式，虽然水力搅拌作用显著，但通过水力剪切作用形成的气泡直径大且分布不均匀，与膜片式微孔曝气器产生的气泡相比还不具优势，氧利用率不高，所以其结构仍存在提升空间。
发明内容
本发明提供一种超微气泡发生器，以解决现有技术中的外筒结构形成的气泡直径大且分布不均匀的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种超微气泡发生器，其包括：
外筒，所述外筒的底部具有进水口，顶部具有出水口；
进气管，位于所述外筒内部并与所述外筒为同心圆安装；所述进气管上部凸出于所述外筒之外，且所述进气管下方直通至所述外筒底部；所述进气管上部进气，下部出气；
分流器，通过连接件固定连接于所述外筒的底部；所述进气管下方直通至所述分流器；
可旋转的切割扇叶，设置在所述分流器的上方；具体地，所述可旋转的切割扇叶可以通过套嵌的方式设置；
固定的切割扇叶，设置在所述可旋转的切割扇叶的上方，且与所述可旋转的切割扇叶为同心圆安装；具体地，所述固定的切割扇叶可以通过套嵌的方式设置；
导流切割柱，安装在所述外筒与所述进气管之间，并与所述外筒为同心圆安装；所述导流切割柱的外部具有多个切割构件；导流切割柱的设置方式可以是套嵌在所述进气管的外面；
底座结构，安装在所述外筒的下方。
在本发明中，切割扇叶指具有切割气泡作用的扇叶。
在一优选实施例中，所述可旋转的切割扇叶具有三片叶片。
在一优选实施例中，所述固定的切割扇叶具有四片叶片。
在一优选实施例中，所述固定的切割扇叶的旋转方向与所述可旋转的切割扇叶的旋转方向相同。
在一优选实施例中，所述底座结构包括底座及若干底座支架，所述底座由该些底座支架支撑；其中，每个所述底座支架设有高度调节机构。
在一优选实施例中，所述底座支架设置为三个；所述高度调节机构为如下的螺栓调节机构：每个所述底座支架内部设有调节螺杆并通过旋转所述调节螺杆调节每个所述底座支架的高度。
在一优选实施例中，所述导流切割柱外部的多个切割构件沿所述导流切割柱的圆周规则排列。
在一优选实施例中，所述导流切割柱外部的多个切割构件分层设置。
在一优选实施例中，所述超微气泡发生器的出水口上方设置有二次导流切割柱，所述二次导流切割柱固定设置在所述进气管外部，并且所述二次导流切割柱的外表面设有多个切割构件。
在一优选实施例中，所述二次导流切割柱为倒伞式楔形切割柱，并且其上的多个切割构件规则排列。
在一优选实施例中，所述分流器呈倒锥形设置，所述连接件为分流器支撑板，所述分流器通过设置在其外表面的所述分流器支撑板固定连接至所述外筒的内表面。
优选地，所述超微气泡发生器整体采用玻纤增强热塑性复合材料；所述超微气泡发生器工作时，除了所述可旋转的切割扇叶外，无其他可动部件。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一、本发明通过结构设计，增加了可转动的切割扇叶结构，并结合固定的切割扇叶和导流切割柱结构，可转动的切割扇叶结构在由下而上的水力冲刷作用下可自动高速旋转，并结合固定的切割扇叶，以及结合导流切割柱结构的切割、破碎作用，大大提高了气泡切割、破碎的效率，可形成大量超微且分布均匀的小气泡，强化了气液固三相的混合，与现有设备相比，氧利用率可大幅提高；
第二、本发明设计了可调节式底座支架，通过调节螺杆长度，确保发生器与池底契合，有效解决了池底凹凸不平给安装更换带来的不便，且可使发生器稳固于水中，不会出现晃动，所有发生器均可安装在同一高度，曝气均匀；同时，可调节底座支架的设计还有助于发生器的统一下料生产，避免原材料的浪费；
第三、本发明中的曝气器整体采用玻纤增强热塑性复合材料，优选是PA66+30％GF材质，耐腐耐磨，使用寿命长达10年以上；此外，曝气器工作时，除了可旋转的切割扇叶(8)外，并无其他可动部件，大大降低了损坏风险；
第四、本发明采用竖向进气方式，曝气器的进气管与外筒是同心圆安装，简化结构，从而减少了曝气阻力。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明实施例的超微气泡发生器的结构示意图；
图2为本发明实施例的超微气泡发生器的倒伞式楔形切割柱的俯视图；
图3为本发明实施例的超微气泡发生器的导流切割柱的俯视图；
图4为本发明实施例的超微气泡发生器的固定的切割扇叶的俯视图；
图5为本发明实施例的超微气泡发生器的可旋转的切割扇叶的俯视图；
图6为本发明实施例的超微气泡发生器的分流器和分流器支撑板的俯视图；
图中，1-进气口法兰；2-进气管；3-倒伞式楔形切割柱；4-出水口；5-外筒；6-导流切割柱；7-固定的切割扇叶；8-可旋转的切割扇叶；9-分流器；10-分流器支撑板；11-底座；12-底座支架；13-调节螺杆；14-进水口。
具体实施方式
针对现有市场上应用广泛的橡胶膜微孔曝气器或曝气管存在的使用寿命短、易损坏/堵塞、个体损坏影响大、能耗高、且更换时必须停产清池的缺陷，本发明提供了一种超微气泡发生器，在具备已有改进方案(CN206014499U)的几大技术优势(如水力搅拌作用强、服务面积大、使用寿命长、不易损坏/堵塞、个体损坏不影响整体、压损小、且可实现不停产不清池安装更换)之外，通过改进结构设计，强化水力剪切作用，使得产生的气泡更小更均匀，气液固三相混合效果更佳，充氧能力大幅提高，且可通过可调节式支架设计应对池底不平整的状况。
该超微气泡发生器的主要优选结构如下：该超微气泡发生器的进气管通过法兰与上部空气管连接，进气管直通发生器底部；发生器顶部设有二次导流切割柱，发生器内部设有导流切割柱和可旋转切割扇叶、固定的切割扇叶，可多次切割气液固三相混合液；可旋转切割扇叶下设有分流器；底部有可调节支架。
现有设备(CN206014499U和橡胶膜微孔曝气器或曝气管)存在的以下问题本发明进行了针对性的解决：
第一、现有设备的旋流、切割结构均为固定式，水力搅拌作用显著，但通过水力剪切作用形成的气泡直径大且分布不均匀，与膜片式微孔曝气器产生的气泡相比还不具优势，氧利用率不高所以其结构仍存在提升空间。
对此，本发明的曝气器增加了可转动的切割扇叶结构，并配合固定的切割扇叶和导流切割柱结构，在由下而上的水力冲刷作用下可自动高速旋转，在此过程中提高了气泡切割、破碎的效率，可形成大量超微且分布均匀的小气泡，强化了气液固三相的混合，与现有设备相比，氧利用率可大幅提高；
第二、现有设备底座高度不可调节，无法应对曝气池池底因各种原因造成的不平整情况，影响正常安装，致使在运行过程中曝气器容易在水中晃动；同时设备在安装过程中各个曝气器高度无法保证一致，导致整体曝气不均匀；
对此，本发明设计了可调节式底座支架，通过调节螺杆长度，确保发生器与池底契合，有效解决了池底凹凸不平给安装更换带来的不便，且可使发生器稳固于水中，不会出现晃动，所有发生器均可安装在同一高度，曝气均匀；同时，可调节底座支架的设计还有助于发生器的统一下料生产，避免原材料的浪费；
第三、现有设备多处采用螺丝、螺栓等固定方式，这些金属部件属于易损件，尤其是在处理工业废水时，容易被腐蚀，进而导致失去固定的作用；
对此，本发明中的发生器整体优选采用PA66+30％GF材质，耐腐耐磨，使用寿命长达10年以上；此外，曝气器工作时，除了可旋转的切割扇叶(8)外，并无其他可动部件，大大降低了损坏风险。
第四、现有设备有些采用侧向进气方式，不仅会增大曝气阻力，还增加了额外的零部件；
对此，本发明采用竖向进气方式，发生器的进气管与发生筒是同心圆安装，简化结构，从而减少了曝气阻力。
下方结合具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例
本实施例提供了一种超微气泡发生器，其结构如下：
请参见图1-图6，该超微气泡发生器由进气口法兰1、倒伞式楔形切割柱3、外筒5、导流切割柱6、固定的切割扇叶7和可旋转的切割扇叶8、分流器9、底座11、底座支架12和调节螺杆13组成；其中，
所述进气口法兰1与供气管道连接；所述进气口法兰1与进气管2连接；所述倒伞式楔形切割柱3套装在进气管2外部；所述进气管2、导流切割柱6、外筒5为同心圆安装；所述导流切割柱6下部分别为固定的切割扇叶7和内接轴承的可旋转的切割扇叶8且为同心圆安装；所述固定的切割扇叶7安装有4片叶片；所述可旋转的切割扇叶8安装有3片叶片；所述固定的切割扇叶7的旋转方向与所述可旋转的切割扇叶8的旋转方向相同；所述分流器9安装于可旋转的切割扇叶8下方并由分流器支撑板10与外筒5固定连接；所述外筒5垂直固定安装在底座11上；所述底座11分别由3个底座支架12支撑；所述底座支架12内部设置调节螺杆13并通过旋转螺栓调节支架；所述外筒5底部与顶部分别作为进水口14与出水口4。
所述超微气泡发生器的工作原理如下：
请参见图1所示，超微气泡发生器由底座支架12竖直安装在曝气池底部，根据池底底面凹凸情况调节螺杆13长度，从而提升或降低曝气器；
空气管道通过进气口法兰1与进气管2连接，进气管2直通发生器底部分流器9位置，到达底部的气流在分散上升过程中使得局部水体的密度下降，由于存在密度差，底部的水流经由进水口往上涌入发生器的外筒5内，形成气液混流；
气液混流在固定的切割扇叶7和可旋转的切割扇叶8的作用下螺旋上升并被切割，可旋转的切割扇叶8同时在气液混流的作用下开始绕发生器中心旋转，而旋转产生的水力剪切力也加强了叶片切割气泡的效果，从而形成大量超微气泡并达到气液固三相高效混合的目的；
带有小气泡的混流再沿着导流切割柱6上升并被多次切割，随后混流从外筒5上部出水口旋流喷射而出，由于此时液体的速度由水头转为压头，使得空气快速溶解到水中，同时在倒伞形楔形切割柱3的作用下再次生成大量微小气泡，并使得雾化的气液混流扩散上升，与此同时在以曝气设备为中心的区域会形成循环流，可大大强化对底部区域的搅拌作用，污泥池底不淤积。
本发明具有以下特点：
1.本发明利用发生器底部三个可调节底座支架应对池底凹凸不平的情况：通过调节螺杆长度，确保发生器与池底稳固契合，使得发生器在工作时不会出现晃动的情况，且发生器均可安装在同一高度，使得曝气池整体曝气均匀；
2.本发明中的可转动的用于切割气泡的切割扇叶在水力冲刷作用下自动高速旋转，在不增加耗能的情况下可大大强化水力剪切作用，对气液固三相混合液进行切割，在此过程中产生大量超微且分布均匀的小气泡，与现有设备相比，充氧效率可大幅提高。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种超微气泡发生器，其特征在于，包括：
外筒，所述外筒的底部具有进水口，顶部具有出水口；
进气管，位于所述外筒内部并与所述外筒为同心圆安装；所述进气管上部凸出于所述外筒之外，且所述进气管下方直通至所述外筒底部；所述进气管上部进气，下部出气；
分流器，通过连接件固定连接于所述外筒的底部；所述进气管下方直通至所述分流器；
可旋转的切割扇叶，设置在所述分流器的上方；
固定的切割扇叶，设置在所述可旋转的切割扇叶的上方，且与所述可旋转的切割扇叶为同心圆安装；
导流切割柱，安装在所述外筒与所述进气管之间，并与所述外筒为同心圆安装；所述导流切割柱的外部具有多个切割构件；
底座结构，安装在所述外筒的下方。
2.如权利要求1所述的超微气泡发生器，其特征在于，所述可旋转的切割扇叶具有三片叶片，所述固定的切割扇叶具有四片叶片。
3.如权利要求1所述的超微气泡发生器，其特征在于，所述固定的切割扇叶的旋转方向与所述可旋转的切割扇叶的旋转方向相同。
4.如权利要求1所述的超微气泡发生器，其特征在于，所述底座结构包括底座及若干底座支架，所述底座由该些底座支架支撑；其中，每个所述底座支架设有高度调节机构。
5.如权利要求4所述的超微气泡发生器，其特征在于，所述底座支架设置为三个；所述高度调节机构为如下的螺栓调节机构：每个所述底座支架内部设有调节螺杆并通过旋转所述调节螺杆调节每个所述底座支架的高度。
6.如权利要求1所述的超微气泡发生器，其特征在于，所述导流切割柱外部的多个切割构件沿所述导流切割柱的圆周规则排列。
7.如权利要求1所述的超微气泡发生器，其特征在于，所述超微气泡发生器的出水口上方设置有二次导流切割柱，所述二次导流切割柱固定设置在所述进气管外部，并且所述二次导流切割柱的外表面设有多个切割构件。
8.如权利要求7所述的超微气泡发生器，其特征在于，所述二次导流切割柱为倒伞式楔形切割柱，并且其上的多个切割构件规则排列。
9.如权利要求1所述的超微气泡发生器，其特征在于，所述分流器呈倒锥形设置，所述连接件为分流器支撑板，所述分流器通过设置在其外表面的所述分流器支撑板固定连接至所述外筒的内表面。
10.如权利要求1所述的超微气泡发生器，其特征在于，所述超微气泡发生器整体采用玻纤增强热塑性复合材料；所述超微气泡发生器工作时，除了所述可旋转的切割扇叶外，无其他可动部件。
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