CN108585233B - 一种用于污水处理的纳米曝气活化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，包括竖直放置的框架，框架一部分浸于污水中，另一部分高于污水水面，框架内设有曝气主机，所述框架顶部设有升降机构，升降机构与曝气主机连接，曝气主机通过升降机构在框架内上、下移动。本发明的曝气活化系统，由于整个曝气主机置于一个竖直放置的框架中，该框架一部分浸于污水中，一部分露在污水水面上，并且在框架顶部设有升降机构带动曝气主机上下移动。主要有两方面的技术效果，首先可以在不同深度的污水中进行曝气，不仅处理不同深度的污水，而且上下移动过程使污水循环，使曝气处理更均匀；第二可以随意调整曝气主机的高度，给设备的安装检修带来极大的方便。

Description

一种用于污水处理的纳米曝气活化系统

技术领域

本发明涉及污水处理设备技术领域，尤其涉及一种用于污水处理的纳米曝气活化系统。

背景技术

根据世界银行2016年公布的数据，中国水资源总量为28180亿立方米，人均水资源仅有2062立方米，是世界平均水平的三分之一，位列全球106位。人均水资源匮乏是我国的基本国情。据统计全国地表水中近四成为水质污染严重的污水。每年水质污染给人体健康、工业生产、农业生产和渔业养殖等方面造成的经济损失约2400亿，所以治理水质污染迫在眉睫。

曝气是指人为通过曝气设备向生化曝气池中通入空气，以达到预期的目的。曝气不仅使池内液体与空气接触充氧，而且由于搅动液体，加速了空气中氧向液体中转移，从而完成充氧的目的；此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物与溶解氧接触的目的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用。曝气装置的好坏，不仅影响污水生化处理效果，而且直接影响到处理场占地，投资及运行费用。

目前的曝气装置有以下几种方式:

(1)鼓风机曝气装置:主要通过曝气鼓风机,连接管道,曝气器组成。

(2)机械曝气装置:主要由水下曝气机及扩散装置组成。

上述方法中的曝气系统中的曝气装置一般沉浸在水底，需要检修或者其他操作时，需要在水底作业或者人工搬运至水面上来，所以比较费时费力，而且曝气装置放置在水中后无法根据水质或者水位来调整高度，移动不方便。而且目前的各种曝气装置曝气溶氧转化率低，溶氧率只能达到10-15％，且水表以下氧含量太低，无法有效实现增氧目的。

针对上述问题，提出本发明。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种用于污水处理的纳米曝气活化系统。

本发明提供的技术方案是：一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，包括竖直放置的框架，框架一部分浸于污水中，另一部分高于污水水面，框架内设有曝气主机1，框架顶部设有升降机构5，升降机构5与曝气主机1连接，曝气主机1通过升降机构5在框架内上、下移动。

进一步的，曝气主机1包括纳米气泡发生器，其中：

纳米气泡发生器包括筒状壳体101，壳体101一端设有密封面1012，密封面1012上设有安装孔1011，安装孔1011内安装有喷射管102，壳体101另一端套装有流体喷嘴107的一端，壳体101内部空间内夹持直线排列的喷嘴组合；喷嘴组合依次包括第一喷嘴103、第二喷嘴104及第三喷嘴105，第一喷嘴103包括第一环形喷嘴本体1033，第一环形喷嘴本体1033一端设有嵌入喷射管102内的第一嵌入段1031；第二喷嘴104包括第二环形喷嘴本体1044，第二环形喷嘴本体1044设有嵌入第一环形喷嘴1033的第二嵌入段1041，第二嵌入段1041延伸至第一嵌入段1031内，第二嵌入段1041外周与第一嵌入段1031内周留有空隙形成空隙喷嘴；第二嵌入段1041与第一环形喷嘴本体1033围合成第一空气吸入室1061，第二环形喷嘴本体1044的另一端嵌入第三喷嘴105一端，第三喷嘴105延伸至第二嵌入段1041，第三喷嘴105外周与第二嵌入段1041内周留有空隙形成空隙喷嘴，所述第三喷嘴105与第二环形喷嘴本体1044围合成第二空气吸入室1062，第三喷嘴105另一端由流体喷嘴107端部夹持固定，流体喷嘴107出口与第二喷嘴105入口相吻合；壳体101内部与喷嘴组合外部及流体喷嘴端部围合成空气室1063，空气室1063设有供气管线106，第一环形喷嘴本体1033及第二环形喷嘴本体1044上分别设有第一气体入口1032及第二气体入口1043。

进一步的，流体喷嘴107为筒状喷嘴，包括输送段1073、加速段1072及套装至壳体内的连接段1071，连接段1071通过加速段1072连接输送段1073，加速段1072内径小于输送段1073内径。

进一步的，第二嵌入段1041外周设有第二嵌入段外锥面1042，第一环形喷嘴本体1033端部设有与第二嵌入段外锥面1042相配合的第一内锥面1034；第三喷嘴105外周设有第三嵌入段外锥面1051，第二环形喷嘴本体1044端部设有与第三嵌入段外锥面1051相配合的第二内锥面1045。

进一步的，还包括浮于污水水面上的浮船2，框架固定于浮船2上并通过浮船2浮于污水中，框架位于浮船2下部的部分浸于污水中，框架包括四根竖直设置的立柱7，四根所述立柱7底侧端部通过连接杆4两两交叉相连形成框架底部，四根立柱7上侧端部通过连接杆4两两交叉相连形成框架顶部，底部、顶部及四根立柱7围成曝气主机上下移动的空间。

进一步的，浮船2为充气或者不锈钢的正方形浮船2，沿正方形浮船2四个边环绕固定链条8，四根立柱7中间部位同一水平面上分别设有固定挂钩，四个挂钩分别固定于浮船2四个边中点的链条8上，链条8与固定挂钩连接处的两侧分别通过加固链条10将链条8捆绑于浮船上。

进一步的，每根立柱7两侧均设有加强肋9，加强肋9一端通过焊接固定于立柱7上部，另一端固定于正方形浮船2的直角上。

进一步的，还设有控制器，控制器与升降机构5及曝气主机1连接，控制升降机构5及曝气主机1的工作状态。

进一步的，立柱7沿长度方向上设有可伸缩导轨，导轨与曝气主机1相应的一侧滑动连接，曝气主机1在升降机构5的带动下沿可伸缩导轨在框架围成的空间内上下移动。

进一步的，控制器为全自动控制柜，全自动控制柜上设有控制面板11，控制面板11上设有升降机构开关按钮、曝气主机开关按钮及显示屏。

本发明的有益效果是：

本发明的曝气活化系统，由于整个曝气主机置于一个竖直放置的框架中，该框架一部分浸于污水中，一部分露在污水水面上，并且在框架顶部设有升降机构带动曝气主机上下移动。主要有两方面的技术效果，首先可以在不同深度的污水中进行曝气，不仅处理不同深度的污水，而且上下移动过程使污水循环，使曝气处理更均匀；第二可以根据需要调整曝气主机的高度，给设备的安装检修带来极大的方便；而且设有浮船可以使框架自主漂浮在水面上，可以根据水质变化情况随时转移位置；采用纳米气泡发生器，纳米发生量大，溶氧率可达65％，纳米气泡可长时间悬浮于水中或降至水底，激活微生物群，消减污泥效果极佳，大量节约清淤成本。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1为本发明的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统的结构示意图；

图2为本发明的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统的纳米气泡发生器的剖面结构示意图；

图3为本发明的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统的壳体的剖面结构示意图；

图4为本发明的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统的第一喷嘴的剖面结构示意图；

图5为本发明的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统的第二喷嘴的剖面结构示意图；

图6为本发明的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统的第三喷嘴的剖面结构示意图；

图7为本发明的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统的筒状喷嘴的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-7所示，一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，包括竖直放置的框架，框架一部分浸于污水中，另一部分高于污水水面，框架内设有曝气主机1，所述框架顶部设有升降机构5，升降机构5与曝气主机1连接，曝气主机1通过升降机构5在框架内上、下移动。

框架内设有容纳曝气主机上下移动的空间，而且将曝气主机的移动限定在该空间内，避免水流对曝气主机在移动过程中发生影响。曝气主机在升降机构的带动下上、下移动，升降机构包括电动升降机及连接臂6，连接臂6一端连接电动升降机，一端连接曝气主机。当需要工作时，曝气主机在升降机构的作用下潜入水下预定深度处进行工作，当需要调整高度时也可以通过升降机构随时调整曝气主机的深度。而且还可以上下移动使曝气主机对污水产生循环，提高污水处理效果。当需要检修时，通过升降机构将曝气主机提升至水面以上的框架内即可。整个结构简单，安装方便。

在上述技术方案的基础上进一步优化，还包括浮于污水水面上的浮船2，框架固定于浮船2上并通过浮船2浮于污水中，框架位于浮船2下部的部分浸于污水中。框架高于浮船的部分浮于水面以上。浮船为可以漂浮在水面上并具有一定承载能力的任何漂浮装置，由于浮船的设置，可以使整个框架及框架内的曝气主机均自主漂浮于水面上，可以随时转移位置。

进一步的，曝气主机1包括纳米气泡发生器，其中：

纳米气泡发生器包括筒状壳体101，壳体101一端设有密封面1012，密封面1012上设有安装孔1011，安装孔1011内安装有喷射管102，壳体101另一端套装有流体喷嘴107的一端，壳体101内部空间内夹持直线排列的喷嘴组合；喷嘴组合依次包括第一喷嘴103、第二喷嘴104及第三喷嘴105，第一喷嘴103包括第一环形喷嘴本体1033，第一环形喷嘴本体1033一端设有嵌入喷射管102内的第一嵌入段1031；第二喷嘴104包括第二环形喷嘴本体1044，第二环形喷嘴本体1044设有嵌入第一环形喷嘴1033的第二嵌入段1041，第二嵌入段1041延伸至第一嵌入段1031内，第二嵌入段1041外周与第一嵌入段1031内周留有空隙形成第一空隙喷嘴109；第二嵌入段1041与第一环形喷嘴本体1033围合成第一空气吸入室1061，第二环形喷嘴本体1044的另一端嵌入第三喷嘴105一端，第三喷嘴105延伸至第二嵌入段1041，第三喷嘴105外周与第二嵌入段1041内周留有空隙形成第二空隙喷嘴100，所述第三喷嘴105与第二环形喷嘴本体1044围合成第二空气吸入室1062，第三喷嘴105另一端由流体喷嘴107端部夹持固定，流体喷嘴107出口与第二喷嘴105入口相吻合；壳体101内部与喷嘴组合外部及流体喷嘴端部围合成空气室1063，空气室1063设有供气管线106，第一环形喷嘴本体1033及第二环形喷嘴本体1044上分别设有第一气体入口1032及第二气体入口1043。

由流体喷嘴喷射液体进入喷嘴组合，由于流体喷嘴及喷嘴组合中各个的各个喷嘴在一条直线上，流体在喷嘴组合内形成高速流体，其四周形成负压，第一吸气室和第二吸气室内的空气分别被环状的第一空隙喷嘴和第二空隙喷嘴吸入喷嘴组合内与期内的流体混合，首先防止水气倒流至吸气室内，第二气体被高速的流体切割成细小的气泡混入流体中，从而提高流体中的溶存率，通过这样的方法来进行曝气处理，可以使氧气迅速溶解在水中成为高浓度氧，从而彻底解决污水中的难题。

更优的，流体喷嘴107为筒状喷嘴，筒状喷嘴入口接软管108，包括输送段1073、加速段1072及套装至壳体内的连接段1071，连接段与壳体可以通过螺纹或者螺母固定连接，连接段1071通过加速段1072连接输送段1073，加速段1072内径小于输送段1073内径。在相同流量下，流体经过加速段时可以大大提高流体流速，高流速的流体进入喷嘴组合后，可以进一步提高溶氧率和曝气效率。

更优的，第二嵌入段1041外周设有第二嵌入段外锥面1042，第一环形喷嘴本体1033端部设有与第二嵌入段外锥面1042相配合的第一内锥面1034；第三喷嘴105外周设有第三嵌入段外锥面1051，第二环形喷嘴本体1044端部设有与第三嵌入段外锥面1051相配合的第二内锥面1045。这里内锥面和外锥面相配合安装，不仅是安装简化，而且密封效果好。

在上述技术方案的基础上进一步优化，框架包括四根竖直设置的立柱7，四根立柱7底侧端部两两通过连接杆4交叉相连形成框架底部，四根立柱7上侧端部通过连接杆4两两交叉相连形成框架顶部，底部、顶部及四根立柱7围成曝气主机上下移动的空间。

更优的，浮船2为充气或者不锈钢的正方形浮船2，沿正方形浮船2四个边环绕固定链条8，尤其是正方形充气浮船，链条8沿四周固定于浮船上，可以通过充气浮船四个边上均匀设置的数个卡套将链条套装至浮船上，四根立柱7中间部位同一水平面上分别设有固定挂钩，四个挂钩分别固定于浮船2四个边中点的链条8上。即框架通过固定挂钩与链条连接至浮船上，这种结构便于安装和拆卸，成本低。

更优的，链条与固定挂钩连接处的两侧分别通过加固链条10将链条8捆绑于浮船2上。加固链条10可以加固链条8与固定挂钩连接处，防止由于外力固定挂钩使链条8从浮船上撕裂下来。

更优的，每根立柱7两侧均设有加强肋9，加强肋9一端通过焊接固定于立柱7上部，另一端固定于正方形浮船2的直角上。使框架稳定的立于污水中，而且与浮船的连接更牢固。

更优的，还设有控制器，控制器与升降机构5及曝气主机1连接，控制升降机构5及曝气主机1的工作状态。实现自动化控制，控制器为单片机，可以控制升降机构的开启或者停止，而且可以根据设定的高度进行调节，控制器同时可以控制曝气主机的开启或者停止。

更优的技术方案，曝气主机1包括纳米气泡发生器。纳米曝气发生器纳米气泡发生量大，溶氧率可达65％，生成的活性氧微纳米气泡进入水中后，因气泡内部压力比较高导致气泡壁具有比较高的张力，发生碰撞或其他条件导致气泡破裂，气泡壁的张力作用将释放巨大的爆炸能量，这种爆炸能量足可以促使活性氧分子溶解于水中，同时可以破坏污染物与水的共价键连接，也可以破坏污染物内部的化学键连接，活性氧同时发挥作用，完成氧化降解污染物和水质净化。

更优的技术方案，立柱7沿长度方向上设有可伸缩导轨，导轨与曝气主机1相应的一侧滑动连接，曝气主机1在升降机构5的带动下沿可伸缩导轨在框架围成的空间内上下移动。使曝气主机在框架内的上下移动更稳定，更优的，相对的两根立柱上设有可伸缩导轨，分别滑动连接曝气主机相对的两个侧面上，使移动更加稳定。

更优的，控制器为全自动控制柜，所述全自动控制柜上设有控制面板11，控制面板11上设有升降机构开关按钮、曝气主机开关按钮及显示屏。可以根据需要实时监测各项指标，并将监测的数值在显示屏上进行显示，可以设置连续运转模式或者间歇运转模式，自动启停，无需专人值守。

更优的，在该曝气活化系统的运行过程中，因为污水较为浑浊，无法准确判断曝气系统的运行状态，即使出现故障，也无法及时发现，经常出现出气不均匀的情况。针对上述问题设置故障预警装置。

该故障预警装置包括安装于曝气主机上的应力传感器，将应力传感器包裹在一个柔性防水套中，应力传感器与控制器一数据处理单元连接，数据处理单元和曝气系统的启动电路均与一可编程控制器连接；在曝气活化系统运行过程中，应力传感器实时检测曝气活化系统所排出气体产生的应力，并将检测的应力数据输入到数据处理单元进行处理，数据处理单元将处理后的数据输入可编程控制器，可编程控制器对该数据自动分析，如果检测的应力数值低于设定值(该设定值可以根据实验或经验设定)时，说明曝气系统出现故障，可编程控制器控制曝气系统自动停止运行，并立即发出报警信号，提示工作人员查看现场，进行处理，从而达到准确预警曝气设备故障与否的目的。

更优的，曝气主机电源上设有断电保护器，对电源充电时进行保护。

上述曝气活化系统应用范围广阔，主要应用于：

1.江、河、湖、泊的各类地表流域水体的污染治理；

2.海洋水体污染治理；

3.各类畜牧养殖场尿液等水体治理；

4.各类水产养殖场的增氧增产治理；

5.生活污水处理厂的污水治理；

6.工业污水处理厂的污水治理。

综上所述，本发明的曝气活化系统，由于整个曝气主机置于一个竖直放置的框架中，该框架一部分浸于污水中，一部分露在污水水面上，并且在框架顶部设有升降机构带动曝气主机上下移动。主要有两方面的技术效果，首先可以在不同深度的污水中进行曝气，不仅处理不同深度的污水，而且上下移动过程使污水循环，使曝气处理更均匀；第二可以根据需要调整曝气主机的高度，给设备的安装检修带来极大的方便；而且设有浮船可以使框架自主漂浮在水面上，可以根据水质变化情况随时转移位置；采用纳米气泡发生器，纳米发生量大，溶氧率可达65％，纳米气泡可长时间悬浮于水中或降至水底，激活微生物群，消减污泥效果极佳，大量节约清淤成本。

以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，其特征在于，包括竖直放置的框架，所述框架一部分浸于污水中，另一部分高于污水水面，所述框架内设有曝气主机(1)，所述框架顶部设有升降机构(5)，所述升降机构(5)与曝气主机(1)连接，所述曝气主机(1)通过升降机构(5)在框架内上、下移动；所述曝气主机(1)包括纳米气泡发生器，其中：

所述纳米气泡发生器包括筒状壳体(101)，所述壳体(101)一端设有密封面(1012)，所述密封面(1012)上设有安装孔(1011)，所述安装孔(1011)内安装有喷射管(102)，所述壳体(101)另一端套装有流体喷嘴(107)的一端，所述壳体(101)内部空间内夹持直线排列的喷嘴组合；所述喷嘴组合依次包括第一喷嘴(103)、第二喷嘴(104)及第三喷嘴(105)，所述第一喷嘴(103)包括第一环形喷嘴本体(1033)，所述第一环形喷嘴本体(1033)一端设有嵌入喷射管(102)内的第一嵌入段(1031)；所述第二喷嘴(104)包括第二环形喷嘴本体(1044)，所述第二环形喷嘴本体(1044)设有嵌入第一环形喷嘴(1033)的第二嵌入段(1041)，所述第二嵌入段(1041)延伸至第一嵌入段(1031)内，所述第二嵌入段(1041)外周与第一嵌入段(1031)内周留有空隙形成空隙喷嘴；所述第二嵌入段(1041)与第一环形喷嘴本体(1033)围合成第一空气吸入室(1061)，所述第二环形喷嘴本体(1044)的另一端嵌入第三喷嘴(105)一端，所述第三喷嘴(105)延伸至第二嵌入段(1041)，所述第三喷嘴(105)外周与第二嵌入段(1041)内周留有空隙形成空隙喷嘴，所述第三喷嘴(105)与第二环形喷嘴本体(1044)围合成第二空气吸入室(1062)，所述第三喷嘴(105)另一端由流体喷嘴(107)端部夹持固定，所述流体喷嘴(107)出口与第二喷嘴(105)入口相吻合；所述壳体(101)内部与喷嘴组合外部及流体喷嘴端部围合成空气室(1063)，所述空气室(1063)设有供气管线(106)，所述第一环形喷嘴本体(1033)及第二环形喷嘴本体(1044)上分别设有第一气体入口(1032)及第二气体入口(1043)。

2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，其特征在于，所述流体喷嘴(107)为筒状喷嘴，包括输送段(1073)、加速段(1072)及套装至壳体内的连接段(1071)，所述连接段(1071)通过加速段(1072)连接输送段(1073)，所述加速段(1072)内径小于输送段(1073)内径。

3.根据权利要求2所述的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，其特征在于，所述第二嵌入段(1041)外周设有第二嵌入段外锥面(1042)，所述第一环形喷嘴本体(1033)端部设有与第二嵌入段外锥面(1042)相配合的第一内锥面(1034)；所述第三喷嘴(105)外周设有第三嵌入段外锥面(1051)，所述第二环形喷嘴本体(1044)端部设有与第三嵌入段外锥面(1051)相配合的第二内锥面(1045)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，其特征在于，还包括浮于污水水面上的浮船(2)，所述框架固定于浮船(2)上并通过浮船(2)浮于污水中，所述框架位于浮船(2)下部的部分浸于污水中，所述框架包括四根竖直设置的立柱(7)，四根所述立柱(7)底侧端部通过连接杆(4)两两交叉相连形成框架底部，四根所述立柱(7)上侧端部通过连接杆(4)两两交叉相连形成框架顶部，所述底部、顶部及四根立柱(7)围成曝气主机上下移动的空间。

5.根据权利要求4所述的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，其特征在于，所述浮船(2)为充气或者不锈钢的正方形浮船(2)，沿正方形浮船(2)四个边环绕固定链条(8)，四根所述立柱(7)中间部位同一水平面上分别设有固定挂钩，四个所述挂钩分别固定于浮船(2)四个边中点的链条(8)上，所述链条(8)与固定挂钩连接处的两侧分别通过加固链条(10)将链条(8)捆绑于浮船上。

6.根据权利要求5所述的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，其特征在于，每根所述立柱(7)两侧均设有加强肋(9)，所述加强肋(9)一端通过焊接固定于立柱(7)上部，另一端固定于正方形浮船(2)的直角上。

7.根据权利要求6所述的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，其特征在于，还设有控制器，所述控制器与升降机构(5)及曝气主机(1)连接，控制所述升降机构(5)及曝气主机(1)的工作状态。

8.根据权利要求7所述的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，其特征在于，所述立柱(7)沿长度方向上设有可伸缩导轨，所述导轨与曝气主机(1)相应的一侧滑动连接，所述曝气主机(1)在升降机构(5)的带动下沿可伸缩导轨在框架围成的空间内上下移动。

9.根据权利要求8所述的一种用于污水处理的纳米曝气活化系统，其特征在于，所述控制器为全自动控制柜，所述全自动控制柜上设有控制面板(11)，所述控制面板(11)上设有升降机构开关按钮、曝气主机开关按钮及显示屏。