CN111170480A - 旋流曝气器和具有其的旋流曝气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋流曝气器和具有其的旋流曝气装置，所述旋流曝气器包括：底座、筒体、进气管、气流导向件及气泡发生器。筒体设在底座上，进气管从筒体的顶部伸入筒体内并延伸至筒体的下部；气流导向件内形成有导向通道，导向通道具有气流进口和多个气流出口，气流进口与进气管相连，多个气流出口关于筒体的中心轴线旋转对称；气泡发生器设于气流导向件的上方，气泡发生器包括多个气泡切割叶轮。根据本发明的旋流曝气器，可以有效避免筒体和进气管的撕裂问题，保证旋流曝气器工作过程中的稳定性和受力均衡性，同时，通过沿筒体的轴向布置多个气泡切割叶轮，可以使气泡的细化效果更好，从而进一步增大溶氧率，强化曝气效果。

Description

旋流曝气器和具有其的旋流曝气装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种旋流曝气器和具有其的旋流曝气装置。

背景技术

相关技术中指出，在垃圾渗滤液、危废处理污水、屠宰废水和化工废水等高浓度特别是高氨氮废水处理领域，需要通过风机向曝气池供大量的氧以去除废水中的氨氮。为提高供氧和污水中溶解氧的效率，曝气器的技术亦在不断进步，曝气器的选择不同，不仅影响废水生化处理效果，而且直接影响占地、投资、运行稳定性和运行的风机能耗。

目前国内外有多种形式好氧曝气系统，主要有微孔曝气器、射流曝气器和旋流曝气器等。微孔曝气器安装初期，溶氧效率高，生化处理效果好，但随着运行时间的延长，曝气器上的微孔会逐渐变小到堵塞，导致风机能耗增大，甚至损坏风机。射流曝气器，通过水泵的链接，接入压缩空气管道，实现水流喷射形成细气泡，气泡中的空气与水充分接触，将氧气溶于水中，实现曝气的效果。射流曝气器溶氧效率高，但能耗大，需要风机和水泵同时作业，且设备主要依赖进口，国产设备故障率高；旋流曝气装置，进气管道设置在筒体侧面，在筒体的进气位置连接一个向上的弯管，进气管设置在侧面，风机鼓风进气时会产生抖动，长时间运行后会在与筒体的连接处产生疲劳断裂，曝气器损坏，其次，在曝气池风机设备检修时，污泥在重力作用下会堵塞向上的弯管，设备检修完毕后恢复运行时，会不能曝气甚至损坏风机，另外，目前公开的旋流曝气器筒体结构复杂，加工难度大，成本较高，而多层叶片结构在水力的冲刷作用下，容易返松脱落而失去曝气器的作用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种旋流曝气器和具有其的旋流曝气装置，所述旋流曝气器可以保证曝气过程中的稳定性和受力均衡性。

本发明还提出一种具有上述旋流曝气器的旋流曝气装置。

根据本发明第一方面的旋流曝气器，包括：底座；筒体，所述筒体设在所述底座上，所述筒体的轴线沿上下方向延伸且顶部和底部均敞开；进气管，所述进气管从所述筒体的顶部伸入所述筒体内并沿筒体的轴向延伸至所述筒体的下部；气流导向件，所述气流导向件设于所述筒体内，所述气流导向件内形成有导向通道，所述导向通道具有气流进口和多个气流出口，所述气流进口与所述进气管相连，多个所述气流出口关于所述筒体的中心轴线旋转对称，且所述气流出口构造成适于倾斜向上且沿所述筒体的周向方向喷射气流；气泡发生器，所述气泡发生器设于所述气流导向件的上方，所述气泡发生器包括多个气泡切割叶轮，多个所述气泡切割叶轮在所述筒体的轴向方向间隔布置。

根据本发明的旋流曝气器，通过将进气管设置为从筒体的顶部伸入筒体进行曝气，使得旋流曝气器形成为进气管从筒体的中心进气的结构，可以有效避免筒体和进气管的撕裂问题，保证旋流曝气器工作过程中的稳定性和受力均衡性，同时，通过沿筒体的轴向布置多个气泡切割叶轮，可以使气泡的细化效果更好，从而进一步增大溶氧率，强化曝气效果。

根据本发明的一些实施例，所述气流出口的中心轴线与水平面之间的夹角在30度到90度范围内。

在本发明的一些实施例中，所述气流导向件包括：竖管，所述竖管与进气管固定连接，多个导向管，所述导向管的一端与所述竖管相连且连通，所述导向管的另一端延伸至所述筒体的内周壁相切。

进一步地，所述竖管与所述进气管螺纹连接，且所述竖管与所述进气管的螺纹紧固方向与所述气流出口在喷射气流时的反作用力方向相同。

在一些实施例中，所述竖管的下端固定于底座上，所述导向管的所述另一端与所述筒体固定连接。

进一步地，所述筒体的下端沿与所述底座的下端沿之间的间距在0.2m到0.5m的范围内。

根据本发明的一些实施例，多个所述气泡切割叶轮可转动地套设在所述进气管的外侧，且所述气泡切割叶轮构造成适于在由下往上的流体冲击下绕其中心轴线旋转。

进一步地，所述气泡切割叶轮包括：轴套部，所述轴套部套设在所述进气管上并与所述进气管螺纹连接；叶片部，所述叶片部可转动地套设在所述轴套部的径向外侧，所述叶片部上设有在所述叶片部的周向方向上间隔布置的多个旋转叶片，所述旋转叶片沿所述叶片部的径向向外延伸且延伸至邻近所述筒体的内表面。

更进一步地，所述轴套部与所述进气管的螺纹紧固方向与所述叶片部在由下往上的流体冲击下的转动方向相同。

在一个具体的示例中，所述轴套部的轴向两端均设有防松垫片和防松螺母，所述防松螺母与所述进气管螺纹连接。

根据本发明的一些实施例，所述气泡发生器包括：至少三个所述气泡切割叶轮，所述至少三个气泡切割叶轮中位于最上方的一个所述气泡切割叶轮设于所述筒体的顶部，且最上方的所述气泡切割叶轮的径向内端与所述进气管固定且径向外端与所述筒体固定。

根据本发明第二方面的旋流曝气装置，包括：多个旋流曝气器，所述旋流曝气器为根据本发明第一方面的旋流曝气器；风机，所述风机具有出风口，所述出风口与所述进气管相连；多个所述旋流曝气器的进气管并联；。

根据本发明的旋流曝气装置，通过设置上述第一方面的旋流曝气器，可以提升溶氧率，强化曝气效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明第二方面实施例的旋流曝气装置的示意图；

图2是图1中所示的的旋流曝气器的示意图；

图3是图2中所示的气泡发生器的示意图；

图4是图2中所示的的气流导向件的示意图。

附图标记：

旋流曝气装置100：

风机1，

旋流曝气器2，

底座21，筒体22，进气管23，

气流导向件24，竖管241，导向管242，气流出口2421，

气泡发生器25，气泡切割叶轮251，轴套部2511，叶片部2512。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1到图4描述根据本发明第一方面实施例的旋流曝气器2。

如图2所示，根据本发明第一方面实施例的旋流曝气器2，包括：底座21、筒体22、进气管23、气流导向件24及气泡发生器25。

具体地，筒体22设在底座21上，筒体22的轴线沿上下方向延伸，筒体22的顶部和底部均敞开；进气管23从筒体22的顶部伸入筒体22内，进气管23沿筒体22的轴向延伸至筒体22的下部；气流导向件24设于筒体22内，气流导向件24内形成有导向通道，导向通道具有气流进口和多个气流出口2421，气流进口与进气管23相连，多个气流出口2421关于筒体22的中心轴线旋转对称，且气流出口2421构造成适于倾斜向上且沿筒体22的周向方向喷射气流；气泡发生器25设于气流导向件24的上方，气泡发生器25包括多个气泡切割叶轮251，多个气泡切割叶轮251在筒体22的轴向方向间隔布置。由此，本实施例中将进气管23从筒体22的顶部伸入筒体22内进行曝气，使得旋流曝气器2形成为进气管23从筒体22中心进气的结构，与相关技术中将进气管23与筒体22的侧壁贯穿连接，且通过开口向上的弯管向筒体22内曝气相比，一方面可以避免在长时间运行后进气管23与筒体22的连接处产生疲劳断裂致使旋流曝气器2损坏，另一方面可以避免在旋流曝气装置100的风机1设备检修时，污泥在重力作用下堵塞向上的弯管，导致旋流曝气器2不能曝气甚至损坏风机1，此外，本实施例中的多个气泡切割叶轮251可以细化气泡，提升溶氧率，强化曝气效果。

本发明的旋流曝气器2工作原理如下：在工作时，进气管23与风机1(如下文所述风机1)相连，风机1驱动气流沿着进气管23的延伸方向，从气流进口进入导向通道，并从多个气流出口2421向四周吐气，形成螺旋向上的气流，气流上升后，底部产生真空，通过负压抽吸，废水进入旋流曝气器2与空气形成汽水混合体，并螺旋上升。上升的汽水混合体，冲击气泡发生器25，并使其快速旋转，在汽水混合体通过时，将大气泡切割成小气泡，通过气泡发生器25的切割，气泡不断细化，变为微气泡均匀溶于水中，实现增氧曝气的作用。同时形成的旋流，进一步加大水力搅拌，增强了废水中菌团的效率。

根据本发明的旋流曝气器2，通过将进气管23设置为从筒体22的顶部伸入筒体22进行曝气，使得旋流曝气器2形成为进气管23从筒体22中心进气的结构，可以有效避免筒体22和进气管23的撕裂问题，保证旋流曝气器2工作过程中的稳定性和受力均衡性，同时，通过沿筒体22的轴向布置多个气泡切割叶轮251，可以使气泡的细化效果更好，从而进一步增大溶氧率，强化曝气效果。

根据本发明的一些实施例，气流出口2421的中心轴线与水平面之间的夹角在30度到90度范围内，例如，气流出口2421的中心轴线与水平面之间的夹角可以为30度、40度、50度、60度、70度、80度或90度，这样，可以方便喷出的气流上升。

参考图2与图4，在本发明的一些实施例中，气流导向件24可以包括：竖管241与多个导向管242。具体地，竖管241与进气管23固定连接，导向管242的一端(例如图1中所示的导向管242内的上端)与竖管241相连且连通，导向管242的另一端(例如图1中所示的导向管242的下端)延伸至与筒体22的内周壁相切，且在从竖管241沿径向朝向筒体22的方向上，导向管242沿筒体22的周向向下倾斜延伸，且导向管242的另一端形成为中心轴线倾斜向上延伸的气流出口2421。这样，进气管23中的空气可以通过竖管241流向导向管242，通过导向管242的导流作用，将在进气管13中由上往下流动的气流引导为沿筒体22的周向方向流动，从而在筒体22内形成旋转上升气流。由此，一方面可以将竖管241中竖直向下流动的气体向筒体22的内周壁方向导流，并使气流出口2421喷出的气体形成为螺旋上升的气流，另一方面导向管242向下倾斜延伸，可以在一定程度上增加气流在水中的上升行程，从而达到充分溶解的目的。

进一步地，参考图2，竖管241与进气管23螺纹连接，且竖管241与进气管23的螺纹紧固方向与气流出口2421在喷射气流时的反作用力方向相同，这样，可以进一步提升竖管241与进气管23的连接稳定性，防止在长时间的工作过程中竖管241与进气管23的连接处出现松动。

在一些实施例中，竖管241的下端固定于底座21上，导向管242的另一端与筒体22固定连接，例如，竖管241的下端可以与底座21螺纹连接，导向管242的另一端可以与筒体22的内周壁焊接，这样，可以确保气流导向件24的连接稳定性，防止气流从气流导向件24喷出时，气流导向件24产生抖动，甚至损坏。同时，气流导向件24还可以起到固定筒体22下端的效果。

进一步地，筒体22的下端沿与底座21的下端沿之间的间距在0.2m到0.5m的范围内，例如，筒体22的下端沿与底座21的下端沿之间的间距可以为0.2m、0.3m、0.4m或0.5m，这样，可以使筒体22的下端与沉降到底部的污泥保留足够的距离，从而确保污水有足够的空间从筒体22的下端进入筒体22，与气体进行混合。

根据本发明的一些实施例，多个气泡切割叶轮251可转动地套设在进气管23的外侧，且气泡切割叶轮251构造成适于在由下往上的流体冲击下绕其中心轴线旋转，这样，气泡切割叶轮251可以在流体作用力的冲击下，快速旋转，将上升的大气泡切割成微小气泡，从而提升溶氧率，实现曝气的效果。

进一步地，参考图2与图3，气泡切割叶轮251可以包括：轴套部2511与叶片部2512。具体地，轴套部2511套设在进气管23上并与进气管23螺纹连接，从而防止气泡切割叶轮251与进气管23的连接出现松动；叶片部2512可转动地套设在轴套部2511的径向外侧，叶片部2512上设有多个旋转叶片，多个旋转叶片在叶片部2512的周向方向上间隔布置，旋转叶片沿叶片部2512的径向向外延伸且延伸至邻近筒体22的内表面，这样，可以对液体进行充分的搅拌，也可以对气泡进行充分的切割，进一步提升溶氧率。

可选地，叶片部2512上可以设有6到12个叶片，例如，叶片部2512上可以设有6个、8个、10个或12个叶片；每个叶片与水平面的夹角在30度到60度的范围内，每个叶片与水平面的夹角相同，这样可以便于细化气泡，提升溶氧率与曝气效果。

更进一步地，轴套部2511与进气管23的螺纹紧固方向与叶片部2512在由下往上的流体冲击下的转动方向相同，这样，流体对叶片部2512的产生的推力可以使得轴套部2511与进气管23相互旋紧，防止松动。

在一个具体的示例中，轴套部2511的轴向(如图2中所示的上下方向)两端均可以设有防松垫片和防松螺母，防松螺母与进气管23螺纹连接，这样可以对轴套部2511与进气管23的连接起到加固、防松脱的作用。

根据本发明的一些实施例，气泡发生器25还可以包括：至少三个气泡切割叶轮251。也就是说，气泡切割叶轮251可以是三个，也可以是四个、五个、六个或更多。其中，位于筒体22内最上方的一个气泡切割叶轮251设于筒体22的顶部，且最上方的气泡切割叶轮251的径向内端与进气管23固定且径向外端与筒体22固定，这样，可以防止在长时间的工作过程中，因轴套部2511与进气管23的连接出现松动而导致顶部的气泡切割叶轮251向上滑出筒体22内。同时，还起到利用最上方的气泡切割叶轮251固定筒体22上端的效果。

这里，需要说明的是，所述气泡切割叶轮251的径向外端与筒体22固定，可以是指：叶片部2512的多个叶片在径向方向的外端与筒体22的固定，例如，多个叶片的径向外端与筒体22焊接固定，此时，位于最上方的气泡切割叶轮251的叶片部2512静止、不转动，当下方的汽水混合体流经最上方的气泡切割叶轮251时，该气泡切割叶轮251在静止状态下切割气泡。

当然，所述气泡切割叶轮251的径向外端与筒体22固定，还可以指：最上方的气泡切割叶轮251的轴套部2511上设有沿径向向外延伸至筒体22内周壁的连接部，该连接部与筒体22固定连接，例如，该连接部与筒体22焊接连接。此时，最上方的气泡切割叶轮251可以固定筒体22的上端，且，当下方的汽水混合体流经最上方的气泡切割叶轮251时，该气泡切割叶轮251可以在流体的冲击下做旋转运动，进一步切割气泡。

下面参考图1到图4描述根据本发明第二方面的旋流曝气装置100。

参考图1，根据本发明第二方面的旋流曝气装置100，包括：多个根据本发明第一方面的旋流曝气器2及风机1。具体地，风机1具有出风口，出风口与进气管23相连；多个旋流曝气器2的进气管23可以并联，由此，风机1可以驱动气流进入进气管23，从而为旋流曝气器2提供持续的气流，同时，多个旋流曝气器2的进气管23并联，可以进一步简化旋流曝气装置100的构造，便于维护。

例如图1所示，多个旋流曝气器2的进气管23可以共用同一个干路进气管，每个进气管23均形成为一个支路，干路进气管的一端与风机1的出风口相连，多个支路的进气管23可以沿着干路进气管的管体延伸方向均匀间隔布置，多个支路的进气管23均与干路进气管相连通，这样，干路进气管内的气流可以在风机1的驱动下分别流向多个支路的进气管23，进而向筒体22内曝气。

根据本发明第二方面的旋流曝气装置100，通过设置上述第一方面的旋流曝气器2，可以提升溶氧率，强化曝气效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种旋流曝气器，其特征在于，包括：

底座；

筒体，所述筒体设在所述底座上，所述筒体的轴线沿上下方向延伸且顶部和底部均敞开；

进气管，所述进气管从所述筒体的顶部伸入所述筒体内并沿筒体的轴向延伸至所述筒体的下部；

气流导向件，所述气流导向件设于所述筒体内，所述气流导向件内形成有导向通道，所述导向通道具有气流进口和多个气流出口，所述气流进口与所述进气管相连，多个所述气流出口关于所述筒体的中心轴线旋转对称，且所述气流出口构造成适于倾斜向上且沿所述筒体的周向方向喷射气流；

气泡发生器，所述气泡发生器设于所述气流导向件的上方，所述气泡发生包括多个气泡切割叶轮，多个所述气泡切割叶轮在所述筒体的轴向方向间隔布置。

2.根据权利要求1所述的旋流曝气器，其特征在于，所述气流出口的中心轴线与水平面之间的夹角在30度到90度范围内。

3.根据权利要求1或2所述的旋流曝气器，其特征在于，所述气流导向件包括：

竖管，所述竖管与进气管固定连接，

多个导向管，所述导向管的一端与所述竖管相连且连通，所述导向管的另一端延伸至所述筒体的内周壁相切。

4.根据权利要求3所述的旋流曝气器，其特征在于，所述竖管与所述进气管螺纹连接，且所述竖管与所述进气管的螺纹紧固方向与所述气流出口在喷射气流时的反作用力方向相同。

5.根据权利要求3所述的旋流曝气器，其特征在于，所述竖管的下端固定于底座上，所述导向管的所述另一端与所述筒体固定连接。

6.根据权利要求5所述的旋流曝气器，其特征在于，所述筒体的下端沿与所述底座的下端沿之间的间距在0.2m到0.5m的范围内。

7.根据权利要求1所述的旋流曝气器，其特征在于，多个所述气泡切割叶轮可转动地套设在所述进气管的外侧，且所述气泡切割叶轮构造成适于在由下往上的流体冲击下绕其中心轴线旋转。

8.根据权利要求7所述的旋流曝气器，其特征在于，所述气泡切割叶轮包括：

轴套部，所述轴套部套设在所述进气管上并与所述进气管螺纹连接；

叶片部，所述叶片部可转动地套设在所述轴套部的径向外侧，所述叶片部上设有在所述叶片部的周向方向上间隔布置的多个旋转叶片，所述旋转叶片沿所述叶片部的径向向外延伸且延伸至邻近所述筒体的内表面。

9.根据权利要求8所述的旋流曝气器，其特征在于，所述轴套部与所述进气管的螺纹紧固方向与所述叶片部在由下往上的流体冲击下的转动方向相同。

10.根据权利要求8或9所述的旋流曝气器，其特征在于，所述轴套部的轴向两端均设有防松垫片和防松螺母，所述防松螺母与所述进气管螺纹连接。

11.根据权利要求1所述的旋流曝气器，其特征在于，所述气泡发生器包括：至少三个所述气泡切割叶轮，所述至少三个气泡切割叶轮中位于最上方的一个所述气泡切割叶轮设于所述筒体的顶部，且最上方的所述气泡切割叶轮的径向内端与所述进气管固定且径向外端与所述筒体固定。

12.一种旋流曝气装置，其特征在于，包括：

多个旋流曝气器，所述旋流曝气器为根据权利要求1-11中任一项所述的旋流曝气器；

风机，所述风机具有出风口，所述出风口与所述进气管相连。

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