CN109997773B - 一种基于扰流混气的微气泡增氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于扰流混气的微气泡增氧装置，包括外壳、驱动装置、进气装置、进气管和浮体，所述外壳包括外壳上段和外壳下段，所述外壳上段顶部封闭，横断面呈圆形，纵断面呈矩形；外壳下段底部开放，横断面呈圆形，纵断面呈等腰梯形；外壳上段与下段相连，水体从外壳下段底部进入增氧设备。本发明装置可有效的提高水体内部的含氧量，促使水体内部好氧菌快速高效的工作，加速对水体内部有机物的分解，防止水体污染。

Description

一种基于扰流混气的微气泡增氧装置

技术领域

本发明涉及环保技术和水产养殖领域，具体涉及一种基于扰流混气的微气泡增氧装置。

背景技术

随着我国城市化进程发展，城市人口密集，原有的城市排污工程不完善，导致大量生活污水、工业废水直接排放到城市河流，造成河流严重污染，出现大量黑臭河，严重影响了城市居民的身体健康，对城市水生态造成严重破坏。黑臭河治理已成为治理环境污染的重中之重。

水产养殖业是现代农业的重要组成部分，随着经济社会发展和人民生活水平的不断提高，对各种鱼、虾等水产品需求日益旺盛，大大促进了水产养殖业的发展。同时由于经济发展，不可避免的导致河湖水库等水域受到不同程度的污染，水体富营养日益严重，而且由于集中养殖，对水体中氧气消耗也非常大。在养殖过程中，动物粪便以及多余的饵料也会对水体形成进一步污染，使得水体水质恶化，严重影响水生生物的正常生活，导致养殖的鱼虾出现大面积死亡，给养殖户带来巨大的经济损失。由于动物排泄物以及多余饵料无法完全消解，这些有机物将沉入鱼塘底部，形成高有机物含量的塘泥，迫使养殖户需要定期进行翻塘，增加了养殖成本。

河流出现黑臭，最重要的原因是大量的污染物排放，严重超出了城市河流水系的纳污能力，加之城市河流的流动性、水交换能力差，本身的自净能力受到极大的抑制，进一步加剧了城市河流的污染程度。充足的溶氧是保障水体活力的根源，在黑臭河治理和水质提升工程中，增氧是必不可少的工程手段。目前的增氧设备，多采用搅水式、喷水式、水车式、射流式等增氧方法，存在增氧方式简单、效率低、运行成本高、对水体底层增氧能力弱等问题。

如何提高增氧的效率、建立水体的空间对流、打破水体的溶氧分层，在保障水体充分增氧的同时，降低能耗，是目前需要克服的技术关键。基于此，本发明提供了一种基于扰流混气的微气泡增氧装置，该装置采用微孔材料作为进气装置，同时结合扰流混气混气设计和上下对流的增氧方式，实现高效的立体增氧。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的基于扰流混气的微气泡增氧装置，实现对水体的高效、立体增氧。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于扰流混气的微气泡增氧装置，包括外壳、驱动装置、进气装置、进气管和浮体，所述外壳包括外壳上段和外壳下段，所述外壳上段顶部封闭，横断面呈圆形，纵断面呈矩形；外壳下段底部开放，横断面呈圆形，纵断面呈等腰梯形；外壳上段与下段相连；外壳下段可根据实际水域深度，调整长度和底部开口直径，以适应工程需求。水体从外壳下段底部进入增氧装置；

所述驱动装置设置于外壳上段上方，驱动装置传动轴伸入外壳上段内部，连接甩水轮，驱动甩水轮转动；

所述外壳上段外侧壁设有至少一个喷水口，所述喷水口连接喷水管；外壳上段内表面和喷水管内表面均设有扰流齿；

所述进气装置设置于甩水轮下方，进气装置通过进气管连接外部空气；

所述浮体通过浮体连杆固定在外壳上段顶部，使外壳整体位于水下；浮体连杆连接固定锚。

本发明装置通过驱动装置带动甩水轮旋转，将下部水体向上抽吸，同时空气通过进气装置和进气管进入到水体，在甩水轮搅拌和扰流齿共同作用下，将水体中的气泡搅碎形成微气泡，最终混有微气泡水体经过喷水管喷射至水体，微气泡在水中可长时间停留，而且同样的进气量，微气泡较一般气泡与水的接触面积要大的多，停留时间长，接触面积大，可大大增加水体中的溶氧量，同时由于水体的自下而上抽吸，在水体中建立上下对流，可将富含微气泡的水在水体内部形成空间对流，使得水体大范围快速增氧。此外，本发明中装置外壳断面设计为直线和斜线布置的组合；外壳下段横截面从下往上口径呈从宽到窄变化，外壳采用此设计方式，可在保证足够进水量的同时，使得进水口流速很低，防止对杂物吸附作用，防止杂物进入装置堵塞管路，同时避免将底部的污泥搅动，使水体变的浑浊，影响养殖鱼虾的正常生活。

作为本发明的进一步改进，所述喷水管与外壳上段相切布置，喷水管水平延伸方向与驱动装置转动方向一致，减少水体的喷射阻力。

作为本发明的进一步改进，所述喷水管与水平面夹角为-30°~0°，优选-15°~0°，保证喷射水流斜向下喷射；喷水管直径为渐变设计，出水口直径＞进水口直径。本发明中出水口直径为50-80mm，进水口直径为40-50mm。

作为本发明的进一步改进，所述外壳上段外侧壁在同一水平高度处均匀设有四个喷水口，所述喷水口连接喷水管。

作为本发明的进一步改进，所述甩水轮中心与喷水口中心位于同一水平高度。

作为本发明的进一步改进，所述外壳上段内表面的扰流齿为八字形扰流齿；喷水管内表面为斜角扰流齿。所述扰流齿为若干间隔分布的凸起，凸起的形状可为点状、块状或条状。在甩水轮旋转过程中，八字形扰流齿对高速水流进行切割扰流，进一步减小微气泡的直径；喷水管内部布置的斜角扰流齿对高速水流的切割扰流同时，可驱动高速水流进行旋转。

作为本发明的进一步改进，所述八字形扰流齿高度3-5mm，厚度1-2mm，长度5-10mm，扰流齿与水平夹角为5°-10°，通过对高速水流的扰流作用，将混入水中的气泡进一步破碎细化。

作为本发明的进一步改进，所述斜角扰流齿与喷水管轴线方向夹角为10°-15°，扰流齿高度3-5mm，厚度1-2mm，长度5-10mm，扰流齿之间的间距10-12mm。斜角扰流齿对高速水流的切割扰流的同时，驱动高速水流进行旋转，增加喷射距离。

作为本发明的进一步改进，所述进气装置为中空的纺锤形结构，纺锤形结构迎水端为不透气材料，纺锤形尾端采用微孔透气材料，微孔透气材料孔径为50-200μm。该设计可使高速水流经过纺锤形前端绕流，在纺锤形收缩段表面形成负压，将空气吸入装置内部，并通过水流涡阶，将产生的微气泡迅速脱离进气装置表面，带入装置内部，保证产生的微气泡足够小。

作为本发明的进一步改进，所述进气管一端连接进气装置，另一端伸出水面，连接空气过滤器。空气过滤器将空气中的粉尘进行过滤，防止粉尘堵塞微孔结构，影响进气效率。

作为本发明的进一步改进，所述浮体选用中空密闭塑料箱，通过浮体连杆与装置外壳上段顶部连接。

作为本发明的进一步改进，所述外壳下段底部设有拦污网；所述拦污网上开设方形或圆形孔，孔径≤0.5cm。拦网可防止小鱼或水中杂物进入装置内部，影响装置运行。

作为本发明的进一步改进，所述驱动装置顶部设有防雨帽。

作为本发明的进一步改进，所述传动轴和甩水轮连接的轴承部位设有防水油封，防止下部的水进入驱动装置。

作为本发明的进一步改进，所述驱动装置为防水的直流降速电机。

本发明的装置通过驱动装置驱动甩水轮旋转，使得水体形成立体对流，可将产生的富含微气泡的水体快速均匀的扩散至控制水域，装置的运行，可使得控制水域形成自下而上的对流，使污染水体底部富含有机物的污泥在好氧菌的作用下加速消解，实现整体水质的提升。装置的长期运行，可激活水体的自净能力，实现增氧的同时，激活水体内部微生物的活力，促使水体内部好氧菌快速高效的工作，加速对水体内部有机物的分解，在水体立体对流作用下，将底部富营养水体带到水体上部，在微生物和阳光的共同作用下，实现对有机物的快速消解，达到水质提升的目的。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图；

图2为本发明涉及的甩水轮断面图；

图3为本发明涉及的进气装置断面图；

图4为本发明涉及的八字形扰流齿布置图；

图5为本发明涉及的斜角扰流齿布置图；

其中，1. 驱动装置，2. 防水油封，3. 传动轴，4. 甩水轮，5. 八字形扰流齿，6.喷水管，7. 斜角扰流齿，8. 进气装置，9. 外壳上段，10. 法兰，11. 外壳下段，12. 拦污网，13.进气管，14. 空气过滤器，15. 浮体，16. 防雨帽，17. 浮体连杆，18. 固定锚；19.纺锤结构前端，20. 纺锤结构后端；图中箭头指水流方向。

具体实施方式

下面结合实施例和附图说明对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1

如图1所示的装置，包括外壳、驱动装置1、进气装置8、进气管13和浮体15，外壳包括外壳上段9和外壳下段11；

外壳上段9顶部封闭，横断面呈圆形，纵断面呈矩形；外壳下段11底部开放，横断面呈圆形，纵断面呈等腰梯形；外壳上段9与下段11通过法兰10连接。外壳下段底部口径最大，此处设有拦污网12；拦污网上开设方形或圆形孔，孔径≤0.5cm；水体从外壳下段11底部进入增氧设备。

驱动装置1为防水的直流电机，设置于外壳上段9上方，驱动装置1顶部可设置防雨帽16，驱动装置1传动轴3伸入外壳上段9内部，连接甩水轮4，驱动甩水轮4转动。传动轴3和甩水轮4连接的轴承部位设置防水油封2密封，防止水花溅入传动轴3内。甩水轮4为3叶或4叶甩水轮，如图2所示。

外壳上段9外侧壁设有至少一个喷水口，优选4~8个，喷水口中心、甩水轮4中心位于同一水平高度。喷水口连接喷水管6；喷水管6与外壳上段9相切布置，喷水管6水平延伸方向与驱动装置转动方向一致；喷水管6与水平面夹角为-30°~0°，优选-15°~0°；喷水管直径为渐变设计，本实施例中，出水口直径为50-80mm，进水口直径为40-50mm。外壳上段9内表面设有八字形扰流齿5，如图4所示；八字形扰流齿6高度3-5mm，厚度1-2mm，长度5-10mm，扰流齿与水平夹角为5°-10°。喷水管6内表面均设有斜角扰流齿7，如图5所示；斜角扰流齿7与喷水管6轴线方向夹角为10°-15°，扰流齿高度3-5mm，厚度1-2mm，长度5-10mm，扰流齿之间的间距10-12mm。

进气装置8设置于甩水轮4下方5cm位置处，本实施例中设置4~8个进气装置，每个进气装置8通过进气管13连接水面上的空气过滤器14，空气过滤器14为开敞结构，内设有空气滤芯。进气装置8为中空的纺锤形结构，如图3所示，纺锤形结构迎水端为不透气材料，纺锤形尾端采用微孔透气材料，微孔透气材料孔径为50-200μm。

浮体15通过浮体连杆17固定在外壳上段顶部，使外壳整体位于水下；浮体连杆17连接固定锚18。本实施例中，浮体15选用中空密闭塑料箱。

将上述装置放入水体，装置在浮体15和浮体连杆17共同作用下，浮在水体表面，接通电源，在驱动装置1作用下，带动传动轴3以及甩水轮4旋转，使得下部水体通过拦污网12进入设备内部，同时由于负压作用，使得空气通过空气过滤器14进入进气装置8，以微气泡的形式进入装置，在甩水轮4以及八字形扰流齿5的扰流破碎下，将水中气泡进一步破碎，形成微气泡，富含微气泡水体通过装置上部喷水管6喷射到水体内部。

以上所述为本发明的优选实施实例，并不用于限制不发明，对于本领域技术人员，可以参照本发明详细说明，对前述各功能部件的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于扰流混气的微气泡增氧装置，包括外壳、驱动装置(1)、进气装置(8)、进气管(13)和浮体(15)，所述外壳包括外壳上段(9)和外壳下段(11)，其特征在于，

所述外壳上段(9)顶部封闭，横断面呈圆形，纵断面呈矩形；外壳下段(11)底部开放，横断面呈圆形，纵断面呈等腰梯形；外壳上段(9)与下段(11)相连；

所述驱动装置(1)设置于外壳上段(9)上方，驱动装置(1)传动轴(3)伸入外壳上段(9)内部，连接甩水轮(4)，驱动甩水轮(4)转动；所述甩水轮(4)中心与喷水口中心位于同一水平高度；

所述外壳上段(9)外侧壁设有至少一个喷水口，所述喷水口连接喷水管(6)；所述喷水管(6)与外壳上段(9)相切布置，喷水管(6)水平延伸方向与驱动装置转动方向一致；喷水管(6)与水平面夹角为-30°～0°；喷水管直径为渐变设计，出水口直径为50-80mm，进水口直径为40-50mm；外壳上段(9)内表面和喷水管(6)内表面均设有扰流齿；所述外壳上段(9)内表面的扰流齿为八字形扰流齿(5)；喷水管(6)内表面为斜角扰流齿(7)；所述八字形扰流齿(5 )高度3-5mm，厚度1-2mm，长度5-10mm，扰流齿与水平夹角为5°-10°；所述斜角扰流齿(7)与喷水管(6)轴线方向夹角为10°-15°，扰流齿高度3-5mm，厚度1-2mm，长度5-10mm，扰流齿之间的间距10-12mm；

所述进气装置(8)设置于甩水轮(4)下方，进气装置(8)通过进气管(13)连接外部空气；进气装置(8)为中空的纺锤形结构，纺锤形结构迎水端为不透气材料，纺锤形尾端采用微孔透气材料，微孔透气材料孔径为50-200μm；

所述浮体(15)通过浮体连杆(17)固定在外壳上段顶部，使外壳整体位于水下；浮体连杆(17)连接固定锚(18)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进气管(13)一端连接进气装置(8)，另一端伸出水面，连接空气过滤器(14)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外壳下段底部设有拦污网(12)；所述拦污网上开设方形或圆形孔，孔径≤0.5cm。

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