CN108946976A - 一种用于污水处理的高效率曝气装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于曝气机技术领域，公开了一种用于污水处理的高效率曝气装置，为了解决现有曝气机在使用过程中由于通过搅拌叶片形成的气泡体积较大以及气泡数量少而导致溶氧效率低以及污水上下分层而导致污水处理效果差的问题。本发明包括浮架，浮架上安装有驱动电机，驱动电机的输出轴连接搅拌轴，搅拌轴上连接有搅拌叶轮，所述搅拌叶轮的外围设置有射流喷管，射流喷管的一端设置有文丘里管，射流喷管的另一端连接有喷出管，喷出管倾斜向下的连接在射流喷管上，并且喷出管的出口位于下层污水中。

Description

一种用于污水处理的高效率曝气装置

技术领域

本发明属于曝气机技术领域，具体涉及一种用于污水处理的高效率曝气装置。

背景技术

曝气机是通过散气叶轮，将微气泡直接注入未经处理的污水中，在混凝剂和絮凝剂的共同作用下，悬浮物发生物理絮凝和化学絮凝，从而形成大的悬浮物絮团，在气泡群的浮升作用下“絮团”浮上液面形成浮渣，利用刮渣机从水中分离。

现有技术中关于曝气机的技术文献也较多，例如申请号201410831789.5的发明专利公开了一种轴流式倒伞曝气机，包括驱动装置、输出轴、曝气叶轮，驱动装置通过输出轴与曝气叶轮连接，曝气叶轮，叶轮轴、轴流叶片轮毂、轴流叶片、限位螺母和曝气叶片；曝气叶片设置在叶轮轴的上端；限位螺母设置在叶轮轴的下端，与叶轮轴螺纹连接；轴流叶片轮毂通过限位螺母固定在叶轮轴上，轴流叶片设置于轴流叶片轮毂外侧壁；输出轴与叶轮轴的顶端连接；曝气叶轮还包括键和定位螺钉；轴流叶片轮毂通过键与叶轮轴键连接；限位螺母上设置有内螺纹通孔，轴流叶片轮毂的下端面设置有螺纹孔，定位螺钉穿过内螺纹通孔从下至上依次与限位螺母和轴流叶片轮毂螺纹连接；通过旋转定位螺钉在键的长度范围内调整述轴流叶片轮毂在叶轮轴上的位置，曝气叶轮还包括调整螺钉，调整螺钉设置于轴流叶片轮毂的外侧壁，通过旋转调整螺钉调节轴流叶片的角度。

又例如申请号为201510795713.6的发明专利公开了一种抽吸式倒伞型表面曝气机，，包括叶轮、空心轴、安装板、驱动机构、管道和泵；空心轴与安装板通过轴承连接，安装板安装于安装地基上，空心轴第一端与驱动机构连接，第二端与叶轮的第一中空轴传动连接；管道穿过第一中空轴和空心轴，管道第一端设于叶轮下方，第二端设于叶轮上方，管道上设有泵和电磁阀门，管道第一端设有污水吸口，第二端设有污水喷口；还包括溶解氧测定仪和控制器，溶解氧测定仪检测水中上部和底部的溶氧量；控制器与驱动机构、泵、电磁阀门、溶解氧测定仪连接，控制器控制驱动机构、泵交替工作，泵停止工作时，电磁阀门关闭；控制器获取溶解氧测定仪测定水中上部和底部的溶氧量的数据，当两部分的溶氧量均达到曝气标准时，控制器控制驱动机构、泵、溶解氧测定仪停止工作。

然而现有技术中的曝气机的工作方式有两种：一种将水流喷洒处水面与空气进行接触达到溶氧的目的；另一种是通过气管将气流引入到叶片中，通过叶片的搅拌作用将气流形成微气泡，从而达到溶氧的目的。第二种溶氧方式相比第一种溶氧方式具有溶氧效率高的特点，因此应用也更加广阔。

然而这种方式在使用过程中仍然存在着如下问题：

由于仅仅通过搅拌叶片对气流进行混合形成微气泡，这种方式导致形成气泡的体积较大，气泡上升速度较快，从而导致气泡利用率；另一个方面，仅仅依靠搅拌叶片的破碎作用，使得形成的气泡数量较小。

同时污水池中的污渍会出现沉降的问题，导致下层的污渍沉积较多，而上层污水污渍较少，使得下层污水需氧量更多，但实际上由于气体上浮的原理导致下层污水本身氧容量较小，加上现有的曝气机的喷射的范围有限，因此仅仅依靠曝气机本身的射流根本无法满足下层污渍的耗氧需求。

发明内容

本发明为了解决现有曝气机在使用过程中由于通过搅拌叶片形成的气泡体积较大以及气泡数量少而导致溶氧效率低以及污水上下分层而导致污水处理效果差的问题，而提供一种用于污水处理的高效率曝气装置，能够将气泡破碎成体积更小的微气泡，从而使得微气泡在水中停留的时间增长，并且能够提高微气泡的数量，最终达到提高溶氧的目的；同时本发明还能够提高上层污水与下层污水混合的均匀性，提高污水处理效果。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于污水处理的高效率曝气装置，包括浮架，浮架上安装有驱动电机，驱动电机的输出轴连接搅拌轴，搅拌轴上连接有搅拌叶轮，其特征在于，所述搅拌叶轮的外围设置有射流喷管，射流喷管的一端设置有文丘里管，射流喷管的另一端连接有喷出管，喷出管倾斜向下的连接在射流喷管上，并且喷出管的出口位于下层污水中，所述文丘里管包括依次连接的入口圆筒段、圆锥收缩段、圆筒形喉部和圆筒扩散段，圆筒扩散段与射流喷管连通，入口圆筒段安装有高压水泵，高压水泵的进水管伸入上层污水中，所述圆筒形喉部的外围安装有进气管道，圆筒形喉部的内部安装有与进气管道连通的布气盘，所述布气盘包括盘体，盘体的两侧均安装有喷气嘴，盘体两侧的喷气嘴均呈螺旋状的安装在盘体的两侧，并且盘体两侧的喷气嘴的螺旋方向相反；所述浮架上还设置有用于带动射流喷管、文丘里管和喷出管上下移动的移动装置。

所述移动装置包括设置在搅拌轴外围的第一主动锥形齿轮，第一主动锥形齿轮配设有第一从动锥形齿轮，第一从动锥形齿轮同轴连接有主动齿轮，所述浮架上安装有与主动齿轮相互啮合的齿条，所述齿条的下端穿过浮架与射流喷管固定连接，所述搅拌轴包括第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述第一搅拌轴的内部开设有方形盲孔，第二搅拌轴的上端插入方形盲孔内。

第一搅拌轴的内部还开设有限位槽，第二搅拌轴的上端设置有与限位槽相互适配的限位块。

所述射流喷管的四周分别设置有四根齿条。

所述盘体的两侧的中部安装有均安装有与盘体连通的喷气管，喷气管的端部安装有转动连接有导流体，导流体呈圆锥状，导流体的外围设置有螺旋导流片，螺旋导流片之间的导流体上开设有若干喷气孔。

盘体两侧的导流体的小径端均朝向入口圆筒段。

所述搅拌轴的下端伸入射流喷管内并连接有第二主动圆锥齿轮，射流喷管内经轴承安装有第二从动圆锥齿轮，从第二动圆锥齿轮安装在搅拌叶轮上的连接轴上，搅拌叶轮包括本体，本体的一侧与连接轴连接，本体的外围连接有多个搅拌叶片，本体的中心安装有破流刀片。

所述破流刀片呈梯形状，并且破流刀片上开设有多个切割通孔，所述切割通孔倾斜的开设在破流刀片上。

所述本体上倾斜的开设有多个用于水流通过的过流通孔，所述过流通孔倾斜的开设在本体上，并且各个过流通孔的倾斜方向和角度各不相同。

本发明的工作过程和工作原理是：

首先水流经高压水泵进入到文丘里管内，气流经过进气管引入到文丘力管中，通过布气盘的作用将气流引入到圆筒形喉部的两侧，并且通过喷气嘴的作用将气流分布在圆筒形喉部的两侧，气流在圆筒形吼部内进行初步的混合和破碎作用，最后一起进入到射流喷管内通过搅拌叶轮实现最后的破碎，从而使得气泡在对冲以及撞击的过程中，体积逐渐减少，并且形成更多的气泡，达到提高溶氧的目的。

通过高压水泵将上层污水抽入到射流喷管中，混合后的污水从喷出管中伸入到下层的污水中，将上层污水经过溶氧后形成高压水流的作用下对下层污水进行冲击，从而既能够满足溶氧的要求，同时还能够使得上层污水与下层污水进行混合，并且溶氧后的高压水流通过喷出管射入到下层污水中不仅能够起到冲击混合的作用，还能够提高微气泡在污水中停留的时间长度，便于提高污水处理的效果；

另一方面搅拌叶轮、射流喷管和喷出管在使用过程中还能够在齿条的带动作用下上下移动，进而进一步提高上层污水与下层污水的混合均匀性，同时提高对上层污水的冲击范围。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的用于污水处理的高效率曝气装置在使用过程中，通过布气盘的作用将气流引起到文丘里管的圆筒形喉部的两侧，使得气流在圆筒形喉部与水流冲击，并且通过各个喷气嘴的作用能够形成非常的气泡，并且气泡在与高压水流的对冲过程中形成的气泡体积较小，最后通过搅拌叶轮再次对气泡进行破碎处理，从而形成数量较多的微气泡，达到提高溶氧的目的。

本发明通过高压水泵将上层污水抽入到射流喷管中，混合后的污水从喷出管中伸入到下层的污水中，将上层污水经过溶氧后形成高压水流的作用下对下层污水进行冲击，从而既能够满足溶氧的要求，同时还能够使得上层污水与下层污水进行混合，并且溶氧后的高压水流通过喷出管射入到下层污水中不仅能够起到冲击混合的作用，还能够提高微气泡在污水中停留的时间长度，便于提高污水处理的效果；另一方面搅拌叶轮、射流喷管和喷出管在使用过程中还能够在齿条的带动作用下上下移动，进而进一步提高上层污水与下层污水的混合均匀性，同时提高对上层污水的冲击范围。

本发明通过布气盘两侧的喷气嘴，喷气嘴呈螺旋状，并且盘体两侧的喷气嘴的螺旋方向相反，一方面能够提高气泡分布的均匀性，另一方面也能够使得气泡在文丘里管中运动路径是波动的形式，增加了气泡与高压水流的冲击接触的时间，进而对形成的气泡进行挤压，达到减小气泡体积的目的，进一步提高溶氧的目的。

本发明通过设置导流体一方面增加了气泡的数量，另一方面提高了导流体可以改变圆筒形喉部内部空间的体积，使得水流的截面面积发生变化，提高水流与气泡的冲击力度，进一步减小初步形成的气泡的体积。

本发明的搅拌叶轮不仅通过搅拌叶轮的冲击作用，还能够通过破流刀片的作用对气泡进行撞击破碎，并且最主要的改变的气泡的运动方式，现有技术中都是水流与搅拌叶片直接对冲，本发明水流在中部盘体的阻隔作用下，一部分水流从盘体的过流通孔中穿过，另一部向四周进行发散再通过叶轮流出，一方面增加了水流的撞击时间，另一方面在这个过程中通过破流刀片的切割作用，能够再次对水流中的气泡进行切割破碎形成微气泡，在撞击、切割以及增加的撞击时间作用下，达到提高微气泡数量的目的，最终实现提高溶氧的目的。

本发明的破流刀片上的切割通孔以及盘体上的过流通孔均为倾斜设置，使得在旋转过程中，能够对水流进行切割并形成扰流，提高微气泡的破碎的均匀性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的搅拌叶轮的结构示意图；

图3为图1中A处的局部放大图示意图；

图4为图1中B处的局部放大图示意图；

图5为本发明的搅拌轴的局部示意图；

图中标记：1、驱动电机，2、减速器，3、搅拌轴，31、第一搅拌轴，32、第二搅拌轴，33、方形盲孔，34、限位槽，35、限位块，4、浮架，5、射流喷管，6、喷出管，7、入口圆筒段，8、圆锥收缩段,9、圆筒形喉部,10、圆筒扩散段，11、进气管道，12、布气盘，13、喷气嘴，14、喷气管，15、导流体，16、连接轴，17、第二从动圆锥齿轮，18、本体，19、搅拌叶片，20、破流刀片，21、切割通孔，22、过流通孔，23、螺旋导流片，24、喷气孔，25、第一圆锥齿轮，26、第一从动圆锥齿轮，27、齿条。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

结合附图，本发明的用于污水处理的高效率曝气装置，包括浮架4，浮架4上安装有驱动电机1，驱动电机1的输出轴连接搅拌轴3，其中，驱动电机的输出轴先连接有减速器2，减速器2再与搅拌轴3连接，驱动电机和减速器都属于现有技术产品，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述；搅拌轴3上连接有搅拌叶轮，所述搅拌叶轮的外围设置有射流喷管5，射流喷管5的一端设置有文丘里管，射流喷管5的另一端连接有喷出管6，并且喷出管的出口位于下层污水中，所述文丘里管包括依次连接的入口圆筒段7、圆锥收缩段8、圆筒形喉部9和圆筒扩散段10，圆筒扩散段10与射流喷管5连通，入口圆筒段7安装有高压水泵，高压水泵的进水管伸入上层污水中，高压水泵属于现有技术产品，通过高压水泵用于将污水池中的污水抽入到文丘里管中，所述圆筒形喉部9的外围安装有进气管道11，其中作为本发明一种优选的方式，浮架4上安装有抽气泵，通过抽气泵将外界空气抽入到进气管道11中，圆筒形喉部9的内部安装有与进气管道11连通的布气盘12，所述布气盘包括盘体，盘体的两侧均安装有喷气嘴13，盘体两侧的喷气嘴13均呈螺旋状的安装在盘体的两侧，并且盘体两侧的喷气嘴的螺旋方向相反；所述浮架4上还设置有用于带动射流喷管5、文丘里管和喷出管6上下移动的移动装置。

所述移动装置包括设置在搅拌轴3外围的第一主动锥形齿轮25，第一主动锥形齿轮25配设有第一从动锥形齿轮26，第一从动锥形齿轮26同轴连接有主动齿轮，所述浮架1上安装有与主动齿轮相互啮合的齿条27，所述齿条27的下端穿过浮架4与射流喷管5固定连接，所述搅拌轴3包括第一搅拌轴31和第二搅拌轴32，所述第一搅拌轴31的内部开设有方形盲孔33，第二搅拌轴32的上端插入方形盲孔33内。第一搅拌轴31和第二搅拌轴32的结构设计目的是为了保证射流喷管在上下移动过程中，搅拌叶轮和射流喷管能够同步上下移动，并且为了便于保证射流喷管的密封性，第二搅拌轴32的外围与射流喷管固定密封连接，这样既能保证射流喷管与搅拌叶轮的稳定性，同时能够同步上下移动。

优选的，第一搅拌轴31的内部还开设有限位槽34，第二搅拌轴32的上端设置有与限位槽34相互适配的限位块35，防止齿条运动过量而导致第一搅拌轴和第二搅拌轴相互脱离。

为了保证射流喷管在移动过程中的稳定性，所述射流喷管的四周分别设置有四根齿条27。

本发明的移动装置还可以单独设置升降电机、齿轮和齿条的结构形式，通过升降电机带动齿条在浮架上作直线运动，从而使得射流喷管上下进行运动。也可以通过卷扬机、牵引绳的方式带动射流喷管上下移动，甚至还可以通过伸缩杆（如液压缸、气缸）的方式带动射流喷管上下运动，只要能使得射流喷管在浮架上上下移动即可，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述。

所述盘体的两侧的中部安装有均安装有与盘体连通的喷气管14，喷气管14的端部安装有转动连接有导流体15，导流体15呈圆锥状，导流体15的外围设置有螺旋导流片23，螺旋导流片23之间的导流体上开设有若干喷气孔24，导流体转动连接在喷气管14上，使得导流体在高压水流的冲击作用下，能够进行转动，从而将喷气孔24喷出的气流均匀的分布，提高气泡分布的均匀性。

作为本发明一种优选的方式，为了提高喷气孔24喷出的气流与高压水流的冲击对撞作用，达到降低气泡体积的作用，盘体两侧的导流体15的小径端均朝向入口圆筒段7。

所述搅拌轴3的下端伸入射流喷管5内并连接有主动圆锥齿轮，射流喷管5内经轴承安装有第二从动圆锥齿轮17，从第二动圆锥齿轮17安装在搅拌叶轮上的连接轴16上，搅拌叶轮包括本体18，本体18的一侧与连接轴16连接，连接轴16的另一侧与第二搅拌轴32固定连接，本体18的外围连接有多个搅拌叶片19，本体的中心安装有破流刀片20。

所述破流刀片20呈梯形状，并且破流刀片20上开设有多个切割通孔21，所述切割通孔21倾斜的开设在破流刀片20上。

所述本体18上倾斜的开设有多个用于水流通过的过流通孔22，所述过流通孔22倾斜的开设在本体上，并且各个过流通孔的倾斜方向和角度各不相同。

本发明的用于污水处理的高效率曝气装置在使用过程中，通过布气盘的作用将气流引起到文丘里管的圆筒形喉部的两侧，使得气流在圆筒形喉部与水流冲击，并且通过各个喷气嘴的作用能够形成非常的气泡，并且气泡在与高压水流的对冲过程中形成的气泡体积较小，最后通过搅拌叶轮再次对气泡进行破碎处理，从而形成数量较多的微气泡，达到提高溶氧的目的。

本发明通过高压水泵将上层污水抽入到射流喷管中，混合后的污水从喷出管中伸入到下层的污水中，将上层污水经过溶氧后形成高压水流的作用下对下层污水进行冲击，从而既能够满足溶氧的要求，同时还能够使得上层污水与下层污水进行混合，并且溶氧后的高压水流通过喷出管射入到下层污水中不仅能够起到冲击混合的作用，还能够提高微气泡在污水中停留的时间长度，便于提高污水处理的效果；另一方面搅拌叶轮、射流喷管和喷出管在使用过程中还能够在齿条的带动作用下上下移动，进而进一步提高上层污水与下层污水的混合均匀性，同时提高对上层污水的冲击范围。

本发明通过布气盘两侧的喷气嘴，喷气嘴呈螺旋状，并且盘体两侧的喷气嘴的螺旋方向相反，一方面能够提高气泡分布的均匀性，另一方面也能够使得气泡在文丘里管中运动路径是波动的形式，增加了气泡与高压水流的冲击接触的时间，进而对形成的气泡进行挤压，达到减小气泡体积的目的，进一步提高溶氧的目的。

本发明通过设置导流体一方面增加了气泡的数量，另一方面提高了导流体可以改变圆筒形喉部内部空间的体积，使得水流的截面面积发生变化，提高水流与气泡的冲击力度，进一步减小初步形成的气泡的体积。

本发明的搅拌叶轮不仅通过搅拌叶轮的冲击作用，还能够通过破流刀片的作用对气泡进行撞击破碎，并且最主要的改变的气泡的运动方式，现有技术中都是水流与搅拌叶片直接对冲，本发明水流在中部盘体的阻隔作用下，一部分水流从盘体的过流通孔中穿过，另一部向四周进行发散再通过叶轮流出，一方面增加了水流的撞击时间，另一方面在这个过程中通过破流刀片的切割作用，能够再次对水流中的气泡进行切割破碎形成微气泡，在撞击、切割以及增加的撞击时间作用下，达到提高微气泡数量的目的，最终实现提高溶氧的目的。

本发明的破流刀片上的切割通孔以及盘体上的过流通孔均为倾斜设置，使得在旋转过程中，能够对水流进行切割并形成扰流，提高微气泡的破碎的均匀性。

Claims (9)

1.一种用于污水处理的高效率曝气装置，包括浮架，浮架上安装有驱动电机，驱动电机的输出轴连接搅拌轴，搅拌轴上连接有搅拌叶轮，其特征在于，所述搅拌叶轮的外围设置有射流喷管，射流喷管的一端设置有文丘里管，射流喷管的另一端连接有喷出管，喷出管倾斜向下的连接在射流喷管上，并且喷出管的出口位于下层污水中，所述文丘里管包括依次连接的入口圆筒段、圆锥收缩段、圆筒形喉部和圆筒扩散段，圆筒扩散段与射流喷管连通，入口圆筒段安装有高压水泵，高压水泵的进水管伸入上层污水中，所述圆筒形喉部的外围安装有进气管道，圆筒形喉部的内部安装有与进气管道连通的布气盘，所述布气盘包括盘体，盘体的两侧均安装有喷气嘴，盘体两侧的喷气嘴均呈螺旋状的安装在盘体的两侧，并且盘体两侧的喷气嘴的螺旋方向相反；所述浮架上还设置有用于带动射流喷管、文丘里管和喷出管上下移动的移动装置。

2.根据权利要求1所述的用于污水处理的高效率曝气装置，其特征在于，所述移动装置包括设置在搅拌轴外围的第一主动锥形齿轮，第一主动锥形齿轮配设有第一从动锥形齿轮，第一从动锥形齿轮同轴连接有主动齿轮，所述浮架上安装有与主动齿轮相互啮合的齿条，所述齿条的下端穿过浮架与射流喷管固定连接，所述搅拌轴包括第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述第一搅拌轴的内部开设有方形盲孔，第二搅拌轴的上端插入方形盲孔内。

3.根据权利要求2所述的用于污水处理的高效率曝气装置，其特征在于，第一搅拌轴的内部还开设有限位槽，第二搅拌轴的上端设置有与限位槽相互适配的限位块。

4.根据权利要求2所述的用于污水处理的高效率曝气装置，其特征在于，所述射流喷管的四周分别设置有四根齿条。

5.根据权利要求1所述的用于污水处理的高效率曝气装置，其特征在于，所述盘体的两侧的中部安装有均安装有与盘体连通的喷气管，喷气管的端部安装有转动连接有导流体，导流体呈圆锥状，导流体的外围设置有螺旋导流片，螺旋导流片之间的导流体上开设有若干喷气孔。

6.根据权利要求5所述的用于污水处理的高效率曝气装置，其特征在于，盘体两侧的导流体的小径端均朝向入口圆筒段。

7.根据权利要求1所述的用于污水处理的高效率曝气装置，其特征在于，所述搅拌轴的下端伸入射流喷管内并连接有第二主动圆锥齿轮，射流喷管内经轴承安装有第二从动圆锥齿轮，从第二动圆锥齿轮安装在搅拌叶轮上的连接轴上，搅拌叶轮包括本体，本体的一侧与连接轴连接，本体的外围连接有多个搅拌叶片，本体的中心安装有破流刀片。

8.根据权利要求7所述的用于污水处理的高效率曝气装置，其特征在于，所述破流刀片呈梯形状，并且破流刀片上开设有多个切割通孔，所述切割通孔倾斜的开设在破流刀片上。

9.根据权利要求7所述的用于污水处理的高效率曝气装置，其特征在于，所述本体上倾斜的开设有多个用于水流通过的过流通孔，所述过流通孔倾斜的开设在本体上，并且各个过流通孔的倾斜方向和角度各不相同。