CN110407312A - 一种曝气器及曝气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曝气器及曝气方法，曝气器包括气泡剪切扩散盘和气流缓释器；气流缓释器包括安装座，固定在安装座下端的第一气流缓释部，以及固定在安装座上端的第二气流缓释部；第一气流缓释部具有第一缓释空间，且第一气流缓释部上开设有可供气流逸出的气流通道；安装座用于安装配气管；配气管的出气孔朝下设置，配气管的出气孔与第一缓释空间贯通；第二气流缓释部具有第二缓释空间，且第二气流缓释部上开设有可供气流逸出的气流通道。配气管的出气孔口下向出流，避免管网因各种密封不严、曝气器损坏等原因进水，减轻供气压力。

Description

一种曝气器及曝气方法

技术领域

本发明属于污废水曝气设备技术领域，尤其涉及一种曝气器及曝气方法。

背景技术

曝气器是排水曝气充氧的必备设备，是提高污水中好氧微生物活性的利器。在污水处理中曝气器设备的优劣及运行情况的好坏，直接影响到污水处理的效率和运行费用，甚至影响到整个污水处理系统运转的成败。

目前，常用的曝气技术采用微孔曝气器，微孔曝气器利用小孔截留的思路进行张合曝气，孔口膜片张合的大小决定了气泡的大小，在水中气泡越小，与水接触面积越大，单位体积内，氧传递的效率越高，但孔口长时间张合，膜片疲劳强度加大，张合处内外一旦有任何异物，膜片随时处于撕裂状态，因而曝气器关键部件堵塞、布气阻力大小及结构可靠是技术领域发展存在的主要问题。

实用新型专利（申请号：CN201120043063.7；授权公告号：CN201932953U）公开了旋流剪切气泡曝气器，包括进气底座、单向阀、气体分配器、反应外筒、反应内筒及剪切气泡扩散盘，单向阀设置于进气底座上，一面与进气底座连接，另一面与反应外筒连接，气体分配器设置在单向阀及反应外筒内，底部与进气底座连接，上部与剪切气泡扩散盘连接，外围与反应外筒间设置反应内筒，剪切气泡扩散盘底部有一级和二级旋流台阶，一级和二级旋流台阶上有齿，从而改变了小孔截留的思路。但在实际工程运行中，这种曝气器虽然解决了部件堵塞、布气阻力的问题，但曝气停歇间隙，曝气管内异物进入，运行不是很稳定。发明专利（申请号：CN201310581064.0；授权公告号：CN10353208B）公开了一种曝气器，包括安装座体，安装座体中部具有进气腔体，进气腔体底部具有进气口，进气腔体顶部具有出气口，进气腔体上部设有切割组件，出气口处振动隔膜，出气口出固连有与振动隔膜下表面形状相匹配的支撑架，支撑架上位于振动隔膜密封部下方处具有连通进气腔体的排气通孔，振动隔膜的定位部固连在支撑架上。这种曝气器短时间内较好的解决了现有的曝气器中异物进入管道的问题，但长时间运行，橡胶振动隔膜老化或是糖化现象，极易出现堵塞现象，使其运行不稳定。发明专利申请（申请号：CN201710355313.2；申请公布号：CN106966516A）公开了一种曲面曝气器，包括曲面盘，设置在曲面盘下方的旋切器，设置在旋切器下方的气流消减结构；旋切器和气流消减结构固定安装在座体上，所述座体上套装有气水接触筒，且在曲面盘与气水接触筒之间设有气泡切割结构。该装置主要通过设计复杂的气流消减结构，该气流消减结构中具有M状的气流通道，一方面可以获得均匀、稳定，大小合适的气泡，另一方面长时间运行也不会存在曝气管道堵塞的问题。

然而，上述曝气器均采用配气管管口上向出流，虽然曝气结构能阻截大气流、分散小气泡，但均存在曝气阻力较大，能耗较高等问题，更重要的是，曝气器及管网安装过程中存在施工瑕疵，管网出气口与曝气器衔接不牢，曝气管网很容易灌入污废水，从而导致管网输气不均匀、曝气也不均匀，成本将有所提升；更严重的是，曝气过程中，曝气器存在损伤，必然导致整个曝气池停止运行，须更换后才能正常运行，其运行成本将大大提升。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种曝气器及曝气方法，解决配气管网进水的问题，且气泡分布均匀、稳定，大小合适，供气压力小，使用安全。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种曝气器，包括气泡剪切扩散盘，所述气泡剪切扩散盘的下侧面向下凹陷形成曲面，所述曲面设有多个气泡切割结构和多个气泡出孔；所述气泡剪切扩散盘的下方固定有气流缓释器；

气流缓释器包括安装座，固定在安装座下端的第一气流缓释部，以及固定在安装座上端的第二气流缓释部；

所述第一气流缓释部具有第一缓释空间，且所述第一气流缓释部上开设有可供气流逸出的气流通道；

所述安装座用于安装配气管；所述配气管的出气孔朝下设置，所述配气管的出气孔与所述第一缓释空间贯通；

所述第二气流缓释部具有第二缓释空间，且所述第二气流缓释部上开设有可供气流逸出的气流通道；

所述第一气流缓释部用于对从配气管进入第一缓释空间中的气流进行一次削减；所述第二气流缓释部用于对从第一气流缓释部中逸出的气流进行二次削减。

由此，本发明首次采用配气管管口向下出流的方式设计气流缓释器，与传统的配气管管口上向出流的曝气器相比，曝气管网充气管口开口向下，停止曝气时管网内蓄积一定的气压，与曝气池的水压基本相等，充气管口外的水流难以进入管网内；曝气时，气压高于曝气池的水压时，气流从充气管口进入曝气器内，水流无法进入管网；充气管口向下可很好地避免水流倒灌的问题。并且，配气管管口向下设置，曝气配气方式为分散布气，布气方式更可靠。气流经两级缓释再切割且一级二级之间气流通道长，能保证所形成的气泡分布均匀、稳定，大小合适，供气压力小，使用安全。

作为上述技术方案的进一步改进：

作为第一气流缓释部的一种具体结构，所述第一气流缓释部包括上板、下板，以及周向安装于上板和下板之间的侧板，所述上板、下板和侧板围成所述第一缓释空间；所述侧板的下部和下板上均开设有可供气流逸出的气流通道。第一气流缓释部的主要功能是将气流初步扩散。

作为第二气流缓释部的一种具体结构，所述第二气流缓释部包括连接板，以及周向安装于连接板下端的缓释板；所述连接板和缓释板围成所述第二缓释空间，所述缓释板的下部开设可供气流逸出的气流通道。所述第二缓释空间罩于第一缓释空间的上方，以保证大部分从第一缓释空间逸出的气流在上升过程中进入第二缓释空间再次削减。第二气流缓释部的主要功能是搜集第一气流缓释部释放的气流，通过内切条缝环向缓释扩散。

所述侧板上的气流通道为多个沿侧板周向方向布置的第一条缝，第一条缝宽2mm~4mm，长6mm~10mm。所述第一条缝的侧面相对径向面顺时针或逆时针偏转，使得气流通过第一条缝时的流向平行于侧板的圆周切线方向；各第一条缝的侧面偏转方向和偏转角度相同，可实现气流的环向扩散，气流削减效果好；所述缓释板上的气流通道为多个沿缓释板周向方向布置的第二条缝，第二条缝宽2mm，长5mm~8mm。所述第二条缝的侧面相对径向面顺时针或逆时针偏转，使得气流通过第二条缝时的流向平行于缓释板的圆周切线方向；各第二条缝的侧面偏转方向和偏转角度相同；所述第二条缝的侧面偏转方向与第一条缝的侧面偏转方向相反。第一条缝逸出的气流进入第二缓释空间进一步削减，侧板与缓释板的环向出流相反，可进一步削减气流，以获得均匀、稳定的气泡。

所述下板上的气流通道为多个第三条缝，第三条缝宽2mm，长5mm~8mm。为进一步分散出流，减轻内部气流出流压力，获得更均匀和稳定的气泡，多个第三条缝以配气管出气孔的中心在下板的投影为中心呈放射状分布。

所述上板的底面与所述出气孔对应的位置设有一气流平整环。该气流平整环底部与底板有4mm~5mm间距。

所述安装座包括上半圆柱壳和下半圆柱壳，所述上半圆柱壳和下半圆柱壳扣合并合抱所述配气管。上半圆推锁盖边缘设置有凸状推锁，上半圆推锁盖厚3mm~4mm，逆向坡度千分之二。下半圆扣锁盖边缘设置有凹状扣锁，下半圆扣锁盖主要作用是与上半圆推锁盖作用，紧故曝气器与配气管网的衔接，上下半圆推锁扣盖逆向安装，逆向更加紧固。所述下半圆柱壳的下侧面开设有与所述配气管的出气孔对应的配气孔，所述出气孔、配气孔和第一缓释空间依次贯通。

配气孔与第一气流缓释部的中心位置对应，配气孔上设有O型橡胶圈。配气孔主要功能是配气管网的气流转换通道，通过O型橡胶圈柔性防止气孔边缘漏气。

曝气器对接配气管网开孔前，管网开孔部位管壁对称设置安装标记，开好孔口的管网安装时，管口朝下，对称设置安装标记垂直朝上；安装时，上半圆推锁盖与下半圆扣锁盖对应安装标记锁紧；其曝气配气方式分散布气，布气方式更可靠。

多个气泡切割结构分布在多个第一圆弧曲线上，多个第一圆弧曲线沿气泡剪切扩散盘的高度方向间隔排列。

多个气泡出孔分布在多个第二圆弧曲线上，多个第二圆弧曲线沿气泡剪切扩散盘的高度方向间隔排列；第一圆弧曲线和第二圆弧曲线同心设置，相邻两个第一圆弧曲线之间至少设有一个第二圆弧曲线。

气泡切割结构优选为三角锥齿，三角锥底为正三角，底边长3mm~4mm，三角锥长15mm~20mm，三角锥齿锥角垂直向下。气泡剪切扩散盘的主要功能是通过三角锥齿削减气泡直径，通过扩散盘辐射扩散。

进一步地，气泡出孔布设在同径三角锥齿间，气泡出孔优选为圆孔，圆孔直径2mm~3mm，圆孔间线长10mm~15mm；相邻圆圆孔间距10mm~15mm。圆孔的主要功能是防止盘面囤积沉泥，均匀布气。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种利用上述的曝气器进行曝气的方法，包括如下步骤：

S1：气流从配气管的出气孔进入第一缓释空间内，经第一气流缓释部缓释后从第一缓释空间中逸出；

S2：从第一缓释空间中逸出的气流进入第二缓释空间内，经第二气流缓释部缓释后从第二缓释空间中逸出；

S3：从第二缓释空间中逸出的气流经气泡切割结构切割形成气泡。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、充气管口向下开设很好地解决曝气管网进水的问题，极大地减轻了停运或曝气不均匀的运行成本。

2、气泡分布均匀、稳定，大小合适，供气压力小，使用安全，解决困扰水厂曝气器长时间使用不可靠的问题。

附图说明

图1是本发明的曝气器的剖面结构示意图。

图2是本发明的曝气器中的气泡剪切扩散盘的平面图。

图3是本发明的曝气器中的第一气流缓释部的平面图。

图4是下半圆扣锁盖与气体缓释器连接后的剖面图。

图5是上半圆推锁盖与气泡剪切扩散盘连接后的剖面图。

图6为侧板下部的剖面图。

图例说明：1、气泡剪切扩散盘；11、气泡切割结构；12、气泡出孔；2、安装座；21、上半圆柱壳；22、下半圆柱壳；23、配气孔；3、第一气流缓释部；31、第一缓释空间；32、上板；33、下板；331、第三条缝；34、侧板；341、第一条缝；4、第二气流缓释部；41、第二缓释空间；42、连接板；43、缓释板； 431、第二条缝；35、气流平整环。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例的曝气器，包括气泡剪切扩散盘1和气流缓释器，

如图1和5所示，气泡剪切扩散盘1的下侧面向下凹陷形成曲面，曲面设有多个气泡切割结构11和多个气泡出孔12。气流缓释器设置于气泡剪切扩散盘1的下方。

本实施例中，如图2和5所示，多个气泡切割结构11分布在多个第一圆弧曲线上，多个第一圆弧曲线沿气泡剪切扩散盘1的高度方向间隔排列；多个气泡出孔12分布在多个第二圆弧曲线上，多个第二圆弧曲线沿气泡剪切扩散盘1的高度方向间隔排列；第一圆弧曲线和第二圆弧曲线同心设置，相邻两个第一圆弧曲线之间至少设有一个第二圆弧曲线。

气泡切割结构优选为三角锥齿，三角锥底为正三角，底边长3mm~4mm，三角锥长15mm~20mm，三角锥齿锥角垂直向下。气泡剪切扩散盘的主要功能是通过三角锥齿削减气泡直径，通过扩散盘辐射扩散。

进一步地，气泡出孔布设在同径三角锥齿间，气泡出孔优选为圆孔，圆孔直径2mm~3mm，圆孔间线长10mm~15mm；相邻圆圆孔间距10mm~15mm。圆孔的主要功能是防止盘面囤积沉泥，均匀布气。

本实施例中，气流缓释器包括安装座2，固定在安装座2下端的第一气流缓释部3，以及固定在安装座2上端的第二气流缓释部4。第一气流缓释部3用于对从配气管进入第一缓释空间31中的气流进行初步削减；第二气流缓释部4用于对从第一气流缓释部3中逸出的气流进行再次削减。

安装座2用于安装配气管；配气管的出气孔朝下设置。

如图1所示，安装座2包括上半圆柱壳21和下半圆柱壳22，上半圆柱壳21和下半圆柱壳22扣合并合抱配气管；上半圆推锁盖边缘设置有凸状推锁，上半圆推锁盖厚3mm~4mm，逆向坡度千分之二。下半圆扣锁盖边缘设置有凹状扣锁，下半圆扣锁盖主要作用是与上半圆推锁盖作用，紧故曝气器与配气管网的衔接，上下半圆推锁扣盖逆向安装，逆向更加紧固。

下半圆柱壳22的下侧面开设有与配气管的出气孔对应的配气孔23。

曝气器对接配气管网开孔前，管网开孔部位管壁对称设置安装标记，开好孔口的管网安装时，管口朝下，对称设置安装标记垂直朝上；安装时，上半圆推锁盖与下半圆扣锁盖对应安装标记锁紧；其曝气配气方式分散布气，布气方式更可靠。

配气孔23与第一气流缓释部3的中心位置对应，配气孔23上设有O型橡胶圈。配气孔23主要功能是配气管网的气流转换通道，通过O型橡胶圈柔性防止气孔边缘漏气。

如图4所示，第一气流缓释部3包括上板32、下板33，以及周向安装于上板32和下板33之间的侧板34，上板32、下板33和侧板34围成第一缓释空间31；上板32上与配气孔23对应的位置开设有进气孔321，上板32的底面与出气孔对应的位置设有一气流平整环35；侧板34的下部和下板33上均开设有可供气流逸出的气流通道。

配气管的出气孔、配气孔23和第一缓释空间31依次贯通。配气孔23与第一气流缓释部3的中心位置对应，配气孔23上设有O型橡胶圈。配气孔23主要功能是配气管网的气流转换通道，通过O型橡胶圈柔性防止气孔边缘漏气。

如图5所示，第二气流缓释部4包括连接板42，以及周向安装于连接板42下端的缓释板43；连接板42和缓释板43围成第二缓释空间41，缓释板43的下部开设可供气流逸出的气流通道；第二缓释空间41罩于第一缓释空间31的上方。

本实施例中，侧板34上的气流通道为多个沿侧板34周向方向布置的第一条缝341，第一条缝宽2mm~4mm，长6mm~10mm。第一条缝341的侧面相对径向面顺时针或逆时针偏转，使得气流通过第一条缝341时的流向平行于侧板34的圆周切线方向；各第一条缝341的侧面偏转方向和偏转角度相同；缓释板43上的气流通道为多个沿缓释板43周向方向布置的第二条缝431，第二条缝宽2mm，长5mm~8mm。第二条缝431的侧面相对径向面顺时针或逆时针偏转，使得气流通过第二条缝431时的流向平行于缓释板43的圆周切线方向；各第二条缝431的侧面偏转方向和偏转角度相同；第二条缝431的侧面偏转方向与第一条缝341的侧面偏转方向相反。

具体地，如图6所示，在侧板34的横截面上，根据第一条缝341数量在横截面内圆上均布点，然后沿选定点切线方向开缺口，形成第一条缝341。本实施例中，各第一条缝341的开口朝向均为逆时针方向。

缓释板43开缝过程与侧板34开缝基本相同，不同点在于各第二条缝431的开口朝向均为顺时针方向。

本实施例中，如图3所示，下板33上的气流通道为多个第三条缝331，第三条缝331宽2mm，长5mm~8mm。多个第三条缝331以配气管出气孔的中心在下板33的投影为中心呈放射状分布。

本发明的技术原理：曝气器产生的气泡越小，其氧利用率越高，但气泡越小，搅拌效果越差，合理利用率就越差且能耗高，合理气泡大小是本发明的一大举措。气流从开设在曝气支管底部的出口经配气孔23进入第一缓释空间31中，在第一缓释空间31中通过气流平整环35平整气流后，利用水气密度差原理通过第一气流缓释部3侧板34底部的第一条缝341，以及下板33上的放射状分布的第三条缝331逸出并进入第二缓释空间41中；在第二气流缓释部4的环向第二条缝431作用下，缩小气泡孔径，环向出流，增加气水搅动；出流的气水混合物在气泡剪切扩散盘1的锥齿作用下，被深层切割成气泡，被切割的气泡部分通过锥齿间的圆孔释放出去，大部分通过盘面多层次切割后盘面辐射释放。第二条缝431宽2mm，利于气泡从第二缓释空间41内逸出，经三角锥齿后，辐射扩散为直径2~6mm，搅拌效果较好，更利于气水基质反应、氧利用效果好。

配气管的出气孔口下向出流，避免管网因各种密封不严、曝气器损坏等原因进水，减轻供气压力。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种曝气器，包括气泡剪切扩散盘（1），所述气泡剪切扩散盘（1）的下侧面向下凹陷形成曲面，所述曲面设有多个气泡切割结构（11）和多个气泡出孔（12）；其特征在于，所述气泡剪切扩散盘（1）的下方固定有气流缓释器；

所述气流缓释器包括安装座（2），固定在安装座（2）下端的第一气流缓释部（3），以及固定在安装座（2）上端的第二气流缓释部（4）；

所述第一气流缓释部（3）具有第一缓释空间（31），且所述第一气流缓释部（3）上开设有可供气流逸出的气流通道；

所述安装座（2）用于安装配气管；所述配气管的出气孔朝下设置，所述配气管的出气孔与所述第一缓释空间（31）贯通；

所述第二气流缓释部（4）具有第二缓释空间（41），且所述第二气流缓释部（4）上开设有可供气流逸出的气流通道；

所述第一气流缓释部（3）用于对从配气管进入第一缓释空间（31）中的气流进行一次削减；所述第二气流缓释部（4）用于对从第一气流缓释部（3）中逸出的气流进行二次削减。

2.根据权利要求1所述的曝气器，其特征在于，所述第一气流缓释部（3）包括上板（32）、下板（33），以及周向安装于上板（32）和下板（33）之间的侧板（34），所述上板（32）、下板（33）和侧板（34）围成所述第一缓释空间（31）；所述侧板（34）的下部和下板（33）上均开设有可供气流逸出的气流通道。

3.根据权利要求2所述的曝气器，其特征在于，所述第二气流缓释部（4）包括连接板（42），以及周向安装于连接板（42）下端的缓释板（43）；所述连接板（42）和缓释板（43）围成所述第二缓释空间（41），所述缓释板（43）的下部开设可供气流逸出的气流通道；所述第二缓释空间（41）罩于第一缓释空间（31）的上方。

4.根据权利要求3所述的曝气器，其特征在于，所述侧板（34）上的气流通道为多个沿侧板（34）周向方向布置的第一条缝（341），所述第一条缝（341）的侧面顺时针或逆时针偏转，使得气流通过第一条缝（341）时的流向平行于侧板（34）的圆周切线方向；各第一条缝（341）的侧面偏转方向和偏转角度相同；所述缓释板（43）上的气流通道为多个沿缓释板（43）周向方向布置的第二条缝（431），所述第二条缝（431）的侧面相对径向面顺时针或逆时针偏转，使得气流通过第二条缝（431）时的流向平行于缓释板（43）的圆周切线方向；各第二条缝（431）的侧面偏转方向和偏转角度相同；所述第二条缝（431）的侧面偏转方向与第一条缝（341）的侧面偏转方向相反。

5.根据权利要求2-4任一项所述的曝气器，其特征在于，所述下板（33）上的气流通道为多个第三条缝（331），多个第三条缝（331）以配气管出气孔的中心在下板（33）的投影为中心呈放射状分布。

6.根据权利要求2-4任一项所述的曝气器，其特征在于，所述上板（32）的底面与所述出气孔对应的位置设有一气流平整环（35）。

7.根据权利要求1-4任一项所述的曝气器，其特征在于，所述安装座（2）包括上半圆柱壳（21）和下半圆柱壳（22），所述上半圆柱壳（21）和下半圆柱壳（22）扣合并合抱所述配气管；所述下半圆柱壳（22）的下侧面开设有与所述配气管的出气孔对应的配气孔（23），所述出气孔、配气孔（23）和第一缓释空间（31）依次贯通。

8.根据权利要求1-4任一项所述的曝气器，其特征在于，多个气泡切割结构（11）分布在多个第一圆弧曲线上，多个第一圆弧曲线沿气泡剪切扩散盘（1）的高度方向间隔排列。

9.根据权利要求8所述的曝气器，其特征在于，多个气泡出孔（12）分布在多个第二圆弧曲线上，多个第二圆弧曲线沿气泡剪切扩散盘（1）的高度方向间隔排列；第一圆弧曲线和第二圆弧曲线同心设置，相邻两个第一圆弧曲线之间至少设有一个第二圆弧曲线。

10.一种利用如权利要求1-9任一项所述的曝气器进行曝气的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：气流从配气管的出气孔进入第一缓释空间（31）内，经第一气流缓释部（3）缓释后从第一缓释空间（31）中逸出；

S2：从第一缓释空间（31）中逸出的气流进入第二缓释空间（41）内，经第二气流缓释部（4）缓释后从第二缓释空间（41）中逸出；

S3：从第二缓释空间（41）中逸出的气流经气泡切割结构（11）切割形成气泡。