CN113830883A - 一种增加水体深层含氧量的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，涉及一种增加水体深层含氧量的系统及方法，包括取水主管、取水分支软管、水泵、输水管、起泡器、涡流接水口、布水管、布水口，取水主管一端连接取水分支软管一端连接水泵的进水口，输水管一端连接水泵的出水口一端连接起泡器的进水口，起泡器的出水口向下正对涡流接水口，涡流接水口下方的出水口连接布水管上端的进水口，布水管的布水口伸入水体深处；布水管上端的进水口高于水面。本发明低能耗低成本、充氧效率高，提供了一种新的增加水体深层含氧量的系统及方法。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种增加水体深层含氧量的系统及方法。
背景技术
溶解氧，以气态氧形式存在于水的分子间隙中，空气中的氧会扩散溶解到水中。自然水体中，水里溶解氧的高低，是水质好坏的重要指标之一，通常水越深溶解氧越低。
对于水体中鱼虾等动物类而言,溶解氧需大于4mg/l才能保证其正常的生命活动。水中有机物腐烂后会产生对鱼虾有害的氨、亚硝酸盐和硫化氢，在有充足溶氧存在的条件下，经微生物好氧分解后，氨会转化为亚硝酸盐，再转化成硝酸盐，硫化氢则转化成硫酸盐，硝酸盐和硫酸盐对鱼虾是无毒害的。相反当水中溶氧不足时，水中的氨和硫化氢难以分解转化，同时水体中的厌氧微生物会增多，会进一步导致水生动物和植物死亡并厌氧分解，释放更多硫化氢等有毒物质，这些有毒物质就极易积累达到危害水生动物和植物健康的程度，恶化水体及周边生态环境。
对于环保污水处理中生化工艺中最常用的好氧工艺，好氧菌在分解水中有机物时自身需要消耗大量的氧，为了促使工艺的稳定高效，好氧反应池中溶解氧也需要不断补充，维持在2～6mg/l范围内。
目前增加水体中的溶解氧，广泛应用的最简洁有效的办法就是用气泵向水体内曝气，或着把水扬向空中，从而增大水与空气的接触面积，加快空气中的氧扩散溶解到水中。而对于深层水体增氧，主流工艺就是用气泵把数倍于水体积的大量空气压入水底进行曝气，这就需要克服水压，水体越深所需能耗越大，所需气泵功率大、能耗高，而且大部分曝气工艺中，水底释放出的气泡会快速垂直浮出水体，充氧效率并不高。因此，如何能提供一种能耗更低的增加水体深层含氧量的系统及方法一直为市场所期待。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种增加水体深层含氧量的系统及方法，它将提供一种低能耗低成本、充氧效率高、简单有效、维修方便的增加水体深层含氧量的途径。
本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种增加水体深层含氧量的系统，包括取水主管1、取水分支软管3、水泵4、输水管5、起泡器6、涡流接水口7、布水管8、布水口9，取水主管1一端连接取水分支软管3一端连接水泵4的进水口，输水管5一端连接水泵4的出水口一端连接起泡器6的进水口，起泡器6的出水口向下正对涡流接水口7，涡流接水口7下方的出水口连接布水管8上端的进水口，布水管8的布水口9伸入水体深处；布水管8上端的进水口高于水面，取水分支软管3的取水口伸入水面以下。
优选的，所述取水分支软管3的取水口设有浮漂2以确保取水管口仅没入水面下的浅表层水体中。
优选的，所述涡流接水口7敞口向上且整体呈漏斗形状，涡流接水口7的漏斗内壁设有螺旋向下的导流槽10对水进行导流。
优选的，所述起泡器3包括水龙头起泡器、纯氧增氧起泡器、汽水乳化增氧起泡器。
优选的，所述浮漂2、取水软管3设有多组。
优选的，所述布水管8、布水口9设有多组。
本发明还提供一种增加水体深层含氧量的方法，包括以下步骤：
步骤1：启动与取水主管1相连接的水泵4，将含氧高的浅表层水体抬升高度后，输送至起泡器6；
步骤2：抬升后的浅表层水流经起泡器6与空气或氧气混合后，受水泵压力加重力自流落入设置在布水管8上端的涡流接水口7中，表层水体经涡流接水口7内的螺旋导流槽10导流形成涡流，裹挟气泡进入布水管8内，利用水自流下落以及涡流裹挟气泡的过程进一步充氧；
步骤3：布水管8中的水根据连通器的原理从伸入水体深处的布水口9中流出，将高含氧的浅表层水有方向性的导入水体深层，形成水下推流，增加区域范围内深层水体的含氧量，同时促进深层水体内循环。
本发明的有益效果是：
1、本发明一种增加水体深层含氧量的系统，通过水泵将富氧的表层水体抬升一定高度后进入起泡器和涡流接水口进一步充氧，再利用连通器的原理将充氧后的水通过布水管输送至水体深层，所耗费的能源多少与水深无关，水体越深，则所显现的有益效果越大；且在野外实际水体生态治理或水产养殖的应用中，因所需能耗低且无需连续运行，可使用太阳能、风能等能量密度低、不稳定的能源，无需专门架设供电系统，运行成本可忽略不计。
2、本发明通过起泡器将水与空气混合后流入涡流接水口，水经涡流接水口导流形成涡流，裹挟气泡进入布水管，采用简单的结构和装置，有效增加水与气体的接触面积和时间，充分利用水自流下落的过程进一步充氧；且本发明增氧装置在水体上方，相比在水体深层的传统曝气装置，不容易污堵，清理维护更方便。
附图说明
图1是一种增加水体深层含氧量的系统的结构示意图；
图2是涡流接水口结构示意图。
图中：1、取水主管；2、浮漂；3、取水分支软管；4、水泵；5、输水管；6、起泡器；7、涡流接水口；8、布水管；9、布水口；10、导流槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的相关技术进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1-2，一种增加水体深层含氧量的系统，包括取水主管1、取水分支软管3、水泵4、输水管5、起泡器6、涡流接水口7、布水管8、布水口9，取水主管1一端连接取水分支软管3一端连接水泵4的进水口，输水管5一端连接水泵4的出水口一端连接起泡器6的进水口，起泡器6的出水口向下正对涡流接水口7，涡流接水口7下方的出水口连接布水管8上端的进水口，布水管8的布水口9伸入水体深处；布水管8上端的进水口高于水面，取水分支软管3的取水口伸入水面以下。
进一步的，所述取水分支软管3的取水口设有浮漂2以确保取水管口仅没入水面下的浅表层水体中。
进一步的，所述涡流接水口7敞口向上且整体呈漏斗形状，涡流接水口7的漏斗内壁设有螺旋向下的导流槽10对水进行导流。
进一步的，所述起泡器3包括纯氧增氧起泡器、汽水乳化增氧起泡器。
进一步的，所述浮漂2、取水软管3设有多组。
进一步的，所述布水管8、布水口9设有多组。
本发明还提供一种增加水体深层含氧量的方法，包括以下步骤：
步骤1：启动与取水主管1相连接的水泵4，将含氧高的浅表层水体抬升高度后，输送至起泡器6；
步骤2：抬升后的浅表层水流经起泡器6与空气混合后，受水泵压力加重力自流落入设置在布水管8上端的涡流接水口7中，表层水体经涡流接水口7内的螺旋导流槽10导流形成涡流，裹挟气泡进入布水管8内，利用水自流下落以及涡流裹挟气泡的过程进一步充氧；
步骤3：布水管8中的水根据连通器的原理从伸入水体深处的布水口9中流出，将高含氧的浅表层水有方向性的导入水体深层，形成水下推流，增加区域范围内深层水体的含氧量，同时促进深层水体内循环。
实施例一：
有一水体长10m、宽10m、深3m，总体积300m3，需对3m水下增氧。
利用连有表层取水管道的水泵，将表层水抬升0.1m-0.5m，抬升后的表层水输送至起泡器、涡流管接水口，进一步充氧后直流进入布水管，布水管中的水根据连通器的原理从伸入水体深处的布水口中流出，将高含氧的浅表层水有方向性的导入水体深层，形成水下推流，增加区域范围内深层水体的含氧量，同时促进深层水体内循环。
本发明实施所需能耗与目前主流曝气工艺能耗对比如下：
实施例2
水体变为长10m、宽5m、深6m，水深增加一倍，总体积仍然保持300m3，现需对6m水下增氧。
利用连有表层取水管道的水泵，将表层水抬升0.1m-0.5m，抬升后的表层水输送至起泡器、涡流管接水口，进一步充氧后直流进入布水管，布水管中的水根据连通器的原理从伸入水体深处的布水口中流出，将高含氧的浅表层水有方向性的导入水体深层，形成水下推流，增加区域范围内深层水体的含氧量，同时促进深层水体内循环。
本发明实施所需能耗与目前主流曝气工艺能耗对比如下：
经实施例1和实施例2可知，本发明利用水的势能和连通器原理，通过水泵将富氧的表层水体抬升一定高度后进入布水装置，通过水体抬升高度产生的重力势能和连通器原理将布水装置内的富氧水输送至水体深层，所耗费的能源多少与水深无关，水体越深，则所显现的增氧效果越明显，同时加强水体深层和表层的对流和循环，以此改变深层水体含氧量，且在野外实际水体生态治理或水产养殖的应用中，因所需能耗低且无需连续运行，可使用太阳能、风能等能量密度低、不稳定的能源，无需专门架设供电系统，运行成本低。
连通器原理：上端开口，底部相通的容器叫连通器。连通器内液体由液柱高的一端向液柱低的一端流动，直到各容器中的液面相平时，即停止流动而静止。连通器在生产实践中有着广泛的应用，例如，水渠的过路涵洞、牲畜的自动饮水器、锅炉水位计，以及日常生活中所用的茶壶、洒水壶等都是连通器。借助连通器原理用很少的能耗将高含氧水替换到水体深层，是本发明在水处理领域用于增氧的应用发明，这在本行业内是没有应用先例的，是可以大幅降低目前水体曝气工艺运行成本的。
在具体实现方式上：本发明利用一端高出水面连接涡流接水口，一端深入并连通水体深层的布水管做为连通器，将取水管和水泵提升的浅表层高含氧水送入水体深层；另外借用市面常见起泡器(水龙头起泡器)装置和涡流接水口，首先将下落的水流里增加大量气泡，之后用简单内螺旋导流结构导致水流形成涡流，气泡会随涡流向下运动，延长了小气泡在水中的停留时间，使得溶氧效率提高，如果没有水涡流，大量气泡会浮在水面很快破裂消散。
综上所述，本发明提供了一种增加水体深层含氧量的系统及方法，将浅表层水体抬升高度产生的重力势能将布水装置内的富氧水输送至水体深层，并且在输送过程中增大水分子与空气中的氧接触的时间和空间，进一步增加了水的溶氧率。本发明低能耗低成本，充氧效率高，简单有效，维护方便。因此本发明拥有广泛的应用前景。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种增加水体深层含氧量的系统，其特征在于，包括取水主管(1)、取水分支软管(3)、水泵(4)、输水管(5)、起泡器(6)、涡流接水口(7)、布水管(8)、布水口(9)，所述取水主管(1)一端连接所述取水分支软管(3)一端连接所述水泵(4)的进水口，所述输水管(5)一端连接水泵(4)的出水口一端连接所述起泡器(6)的进水口，所述起泡器(6)的出水口向下正对所述涡流接水口(7)，所述涡流接水口(7)下方的出水口连接所述布水管(8)上端的进水口，所述布水管(8)的布水口(9)伸入水体深处；所述布水管(8)上端的进水口高于水面，所述取水分支软管(3)的取水口伸入水面以下。
2.根据权利要求1所述的一种增加水体深层含氧量的系统，其特征在于，所述取水分支软管(3)的取水口设有浮漂(2)以确保取水管口仅没入水面下的浅表层水体中。
3.根据权利要求1所述的一种增加水体深层含氧量的系统，其特征在于，所述涡流接水口(7)敞口向上且整体呈漏斗形状，所述涡流接水口(7)的漏斗内壁设有螺旋向下的导流槽(10)对水进行导流。
4.根据权利要求1所述的一种增加水体深层含氧量的系统，其特征在于，所述起泡器(3)包括水龙头起泡器、纯氧增氧起泡器、汽水乳化增氧起泡器。
5.根据权利要求1所述的一种增加水体深层含氧量的系统，其特征在于，所述浮漂(2)、取水软管(3)设有多组。
6.根据权利要求1所述的一种增加水体深层含氧量的系统，其特征在于，所述布水管(8)、布水口(9)设有多组。
7.一种增加水体深层含氧量的方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1至6任一权利要求所述的增加水体深层含氧量的系统，所述方法包括以下步骤：
步骤1：启动与取水主管(1)相连接的水泵(4)，将含氧高的浅表层水体抬升高度后，输送至起泡器(6)；
步骤2：抬升后的浅表层水流经起泡器(6)与空气混合后，受水泵压力加重力自流落入设置在布水管(8)上端的涡流接水口(7)中，表层水体经涡流接水口(7)内的螺旋导流槽(10)导流形成涡流，裹挟气泡进入布水管(8)内，利用水自流下落以及涡流裹挟气泡的过程进一步充氧；
步骤3：布水管(8)中的水根据连通器的原理从伸入水体深处的布水口(9)中流出，将高含氧的浅表层水有方向性的导入水体深层，形成水下推流，增加区域范围内深层水体的含氧量，同时促进深层水体内循环。
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| CN114988593A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-09-02 | 昆明有色冶金设计研究院股份公司 | 一种将表层水输至深层增氧的装置 |
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