CN113998790A - 一种潜水曝气机及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种潜水曝气机及其控制方法，潜水曝气机技术领域。本发明针对现有的潜水曝气机所存在的曝气率低等问题，在原有的潜水曝气机基础上增加了一个空腔，在空腔中设置若干圆柱，通过该圆柱可将流体运动变为卡门涡街，在圆柱后方产生较强的涡流，在较强的剪切运行下将空气剪切为多个小气泡，并在涡流的作用下逐渐与污水相溶，增加曝气机溶气率。在空腔出口处设置开口和挡板，通过挡板的角度调节实现对曝气宽度和深度的改变以满足不同曝气池的深度和宽度要求。
Description
技术领域
本发明属于潜水曝气机技术领域。
背景技术
随着工业化和城市化进程的推进，我国面临着水资源短缺和水体污染两大问题。污水处理设备能够有效弥补人民生活和工业生产带来的水污染问题，从而改善河流、湖泊的生态环境以及居民的生活环境。曝气机是污水处理设备的重要组成部分，通过向污水中注入空气，加强污水中有机物、微生物和溶解氧三者的接触，促进微生物有氧呼吸以分解污水池内的有机物，使之无机化，从而到达净化水质的目的。
目前专利性产品有40多个，如：泵型叶轮5表面曝气机、OZBG复叶式节能曝气机、大功率倒伞曝气机和转刷曝气机、表面曝气机、螺旋桨式曝气机、潜水曝气机、导流式曝气机、转刷曝气机、增压式曝气机等等。
其中，潜水曝气机具有结构简单、充氧能力强、动力效率高等众多优点，因此成为污水处理厂常用的表面曝气设备，工作的时候，水下的潜水电机6旋转带动叶轮5旋转，叶轮5旋转后产生负压并通过进气管将外界的空气吸入到水体中并与水体发生混合，完成溶氧。溶氧完成后再通过叶轮5的旋转将经过溶氧的水体由导流筒推流到周围水域中，整个循环过程中水体不断溶入氧气，与氧气发生混合。
现有技术有以下缺点：1、现有结构是将空气直接与水接触之后由导流筒推流到周围水域中，而此种情况空气无法充分与水接触进而溶解，在推向周围水域过程中，逐渐上升进而破裂回到大气中，造成能源的浪费，曝气率降低；
2、现有结构对曝气池的深度有特殊要求，对于曝气池较深的结构，其水流无法到达水池底面，造成曝气池下方无法进行曝气，降低整体曝气效率。
3、现有结构同样对曝气池的宽度有特殊要求，对于曝气池较宽的结构，其水流无法到达周围水域中，因此对于此种情况，一般只能采用大功率曝气机进行曝气，增加运行成本。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种潜水曝气机及其控制方法，所采用的技术方案具体如下：
一种潜水曝气机，主要由曝气机主体1、风机组件2、浮球3、喷嘴4、叶轮5、潜水电机6和空腔7组成；所述的浮球3与曝气机主体1连接，使曝气机主体1漂浮于曝气池的水面之上；风机组件2安装在曝气机主体1上部位于在水面之上；潜水电机6与曝气机主体1相连，设置在水面下；所述的潜水电机6与叶轮5连接，用于带动叶轮5旋转，叶轮5与喷嘴4相连，在叶轮5旋转下对污水做功，推动污水运动，同时在喷嘴4处由于喷嘴4由通流面积是先减小后增大过程，在通流面积减少区域，产生负压，可吸收水面上方的空气进入曝气池，空气在曝气中在水流的带动下，充分混合同时射向污水池其他位置，完成曝气。若吸入空气较少，可有风机组件2中的鼓风机向曝气池送气；
所述的空腔7设置在喷嘴4下游，该空腔7中设置多个圆柱7-1，所述的其圆柱7-1可水平、竖直或者倾斜设置，其圆柱7-1直径为喷嘴4直径0.5-2倍，最优为1倍；
所述空腔7在相对于喷嘴4的另一侧外表面设置多个矩形开口，矩形开口的宽度为20mm，开口长度优选与空腔7相同；
在每个矩形开口外侧设置一个挡板7-2，挡板7-2角度可在0°(即挡板7-2关闭)-90°(即挡板7-2完全打开)范围内任意变化，该角度通过与挡板7-2相连的驱动或步进电机控制
所述的驱动或步进电机与控制器7-4连接，所述的控制器7-4还与两个距离传感器7-3连接，所述的两个距离传感器7-3分别用于探测曝气池深度和宽度；距离传感器7-3设置在空腔7外侧，控制器7-4安装在空腔7内部，
所述的控制器7-4用于执行以下步骤：
1)在曝气机未工作时间，所有挡板7-2均处于60°角，
2)在曝气机开启工作时，距离传感器7-3进行探测曝气池深度和宽度，若深度和宽度都能满足默认的工作要求距离，第一部分挡板7-2和第二部分挡板7-2都自动保持60°角；
3)若宽度不满足默认的工作要求距离，深度能满足要求，则第一部分挡板7-2开启为90°角，第二部分挡板7-2开启保持60°角；
4)若宽度满足默认的工作要求距离，深度不能满足要求，则第一部分挡板7-2开启为60°角，第二部分挡板7-2开启为30°角。
5)若宽度不满足默认的工作要求距离，深度不能满足要求，则第一部分挡板7-2开启为90°角，第二部分挡板7-2开启为30°角。
本发明中上半部分的挡板7-2为第一部分挡板7-2、下半部分的挡板7-2为第二部分挡板7-2，或者第一部分挡板7-2和第二部分挡板7-2采用交替方式划分；每个部分的挡板7-2，其角度可同步控制也可单独控制。
通过该控制方法可以最大程度的增加曝气效率，提高曝气面积。
此外该空腔7内部的圆柱7-1中心的圆点与喷嘴4的距离需要大于100mm，防止因距离过近导致喷嘴4处阻力过大，导致叶轮5做功加大，增加能耗。
本发明的有益效果：
1、本发明通过空腔7中的圆柱7-1可将流体运动变为卡门涡街，在圆柱7-1后方产生较强的涡流，在较强的剪切运行下将空气剪切为多个小气泡，并在涡流的作用下逐渐与污水相溶，增加曝气机溶气率减少能源的浪费；
2、本发明通过空腔7开口和挡板7-2的设置能够实现对曝气池下方进行曝气，提高整体曝气效率；对于曝气池较宽的结构，不必采用大功率曝气机进行曝气，减少运行成本。
附图说明
图1为本发明中的潜水曝气机结构图
图2为挡板划分方案及空腔部分正面视图
图3为空腔部分结构图
图4本发明控制方法逻辑框图。
具体实施方式
下面以具体实施例的形式对本发明技术方案做进一步解释和说明。
如图1所示，一种潜水曝气机，主要由曝气机主体1、风机组件2、浮球3、喷嘴4、叶轮5、潜水电机6和空腔7组成；所述的浮球3与曝气机主体1连接，使曝气机主体1漂浮于曝气池的水面之上；风机组件2安装在曝气机主体1上部位于在水面之上；潜水电机6与曝气机主体1相连，设置在水面下；所述的潜水电机6与叶轮5连接，用于带动叶轮5旋转，叶轮5与喷嘴4相连，在叶轮5旋转下对污水做功，推动污水运动，同时在喷嘴4处由于喷嘴4由通流面积是先减小后增大过程，在通流面积减少区域，产生负压，可吸收水面上方的空气进入曝气池，空气在曝气中在水流的带动下，充分混合同时射向污水池其他位置，完成曝气。若吸入空气较少，可有风机组件2中的鼓风机向曝气池送气；
如图2所示，所述的空腔7设置在喷嘴4下游，该空腔7中设置多个圆柱7-1，所述的其圆柱7-1可水平、竖直或者倾斜(指与水平方向带有夹角)设置，其圆柱7-1直径为喷嘴4直径0.5-2倍，最优为1倍；
通过该圆柱7-1可将流体运动变为卡门涡街，在圆柱7-1后方产生较强的涡流，在较强的剪切运行下将空气剪切为多个小气泡，并在涡流的作用下逐渐与污水相溶，增加曝气机溶气率。此外该空腔7内部的圆柱7-1中心的圆点与喷嘴4的距离需要大于100mm，防止因距离过近导致喷嘴4处阻力过大，导致叶轮5做功加大，增加能耗。
所述空腔7在相对于喷嘴4的另一侧外表面设置多个矩形开口，矩形开口的宽度为20mm，开口长度优选与空腔7相同；在每个矩形开口外侧设置一个挡板7-2，挡板7-2角度可在0°(即挡板7-2关闭)-90°(即挡板7-2完全打开)范围内任意变化，该角度通过与挡板7-2相连的驱动或步进电机控制
所述的驱动或步进电机与控制器7-4连接，所述的控制器7-4还与两个距离传感器7-3连接，所述的两个距离传感器7-3分别用于探测曝气池深度和宽度；距离传感器7-3设置在空腔7外侧，控制器7-4安装在空腔7内部，
所述的控制器7-4用于执行以下步骤：
1)在曝气机未工作时间，所有挡板7-2均处于60°角，
2)在曝气机开启工作时，距离传感器7-3进行探测曝气池深度和宽度，若深度和宽度都能满足默认的工作要求距离(默认的工作要求距离由曝气机功率决定，可通过标定等方式确定具体值)，第一部分挡板7-2和第二部分挡板7-2都自动保持60°角；
3)若宽度不满足默认的工作要求距离，深度能满足要求，则第一部分挡板7-2开启为90°角，第二部分挡板7-2开启保持60°角；
4)若宽度满足默认的工作要求距离，深度不能满足要求，则第一部分挡板7-2开启为60°角，第二部分挡板7-2开启为30°角。
5)若宽度不满足默认的工作要求距离，深度不能满足要求，则第一部分挡板7-2开启为90°角，第二部分挡板7-2开启为30°角。上述控制逻辑如图3所示。
第一部分挡板7-2和第二部分挡板7-2采用交替方式划分，每个部分的挡板7-2，其角度可同步控制也可单独控制。
通过该控制方法可以最大程度的增加曝气效率，提高曝气面积。
对比例
当转速为800r/min且叶轮5顶端浸没于水下3m时，原型曝气机与优化曝气机的功率分别为12.5W和12.7W，说明该运行工况下2类倒伞曝气机消耗的功率几乎相同。通过鼓风机向污水池灌入空气，在氧气利用率都为10％的条件下，实施例可通入的空气为4.1kg/h，但对比例可通入的空气为2.3g/h。
优化结果分析
实施例和对比例参数对比
| 充氧能力 | 曝气面积 | |
| 实施例 | 4.1kg/h | 30m<sup>2</sup> |
| 对比例 | 2.3kg/h | 15m<sup>2</sup> |
Claims (7)
1.一种潜水曝气机，其特征在于，该曝气机主要由曝气机主体(1)、风机组件(2)、浮球(3)、喷嘴(4)、叶轮(5)、潜水电机(6)和空腔(7)组成；所述的浮球(3)与曝气机主体(1)连接，使曝气机主体(1)漂浮于曝气池的水面之上；风机组件(2)安装在曝气机主体(1)上部位于在水面之上；潜水电机(6)与曝气机主体(1)相连，设置在水面下；所述的潜水电机(6)与叶轮(5)连接，用于带动叶轮(5)旋转，叶轮(5)与喷嘴(4)相连，在叶轮(5)旋转下对污水做功，推动污水运动，同时在喷嘴(4)处由于喷嘴(4)由通流面积是先减小后增大过程，在通流面积减少区域，产生负压，可吸收水面上方的空气进入曝气池，空气在曝气中在水流的带动下，充分混合同时射向污水池其他位置，完成曝气；若吸入空气较少，可由风机组件(2)中的鼓风机向曝气池送气；
所述的空腔(7)设置在喷嘴(4)下游，该空腔(7)中设置多个圆柱(7-1)，所述的其圆柱(7-1)可水平、竖直或者倾斜设置，其圆柱(7-1)直径为喷嘴(4)直径0.5-2倍，所述空腔(7)在相对于喷嘴(4)的另一侧外表面设置多个矩形开口，矩形开口的宽度为20mm；在每个矩形开口外侧设置一个挡板(7-2)，挡板(7-2)角度可在0°-90°范围内任意变化，该角度通过与挡板(7-2)相连的驱动或步进电机控制；
所述的驱动或步进电机与控制器(7-4)连接，所述的控制器(7-4)还与连接两个距离传感器(7-3)连接，所述的两个距离传感器(7-3)分别用于探测曝气池深度和宽度。
2.根据权利要求1所述的一种潜水曝气机，其特征在于，圆柱(7-1)直径为喷嘴(4)直径的1倍。
3.根据权利要求1所述的一种潜水曝气机，其特征在于，空腔(7)内部的圆柱(7-1)中心的圆点与喷嘴(4)的距离需要大于100mm。
4.根据权利要求1所述的一种潜水曝气机，其特征在于，矩形开口长度与空腔(7)相同。
5.根据权利要求1所述的一种潜水曝气机，其特征在于，距离传感器(7-3)设置在空腔(7)外侧，控制器(7-4)安装在空腔(7)内部。
6.根据权利要求1所述的一种潜水曝气机，其特征在于，所述的控制器(7-4)用于执行以下步骤：
1)在曝气机未工作时间，所有挡板(7-2)均处于60°角，
2)在曝气机开启工作时，距离传感器进行探测曝气池深度和宽度，若深度和宽度都能满足默认的工作要求距离，第一部分挡板(7-2)和第二部分挡板(7-2)都自动保持60°角；
3)若宽度不满足默认的工作要求距离，深度能满足要求，则第一部分挡板(7-2)开启为90°角，第二部分挡板(7-2)开启保持60°角；
4)若宽度满足默认的工作要求距离，深度不能满足要求，则第一部分挡板(7-2)开启为60°角，第二部分挡板(7-2)开启为30°角；
5)若宽度不满足默认的工作要求距离，深度不能满足要求，则第一部分挡板(7-2)开启为90°角，第二部分挡板(7-2)开启为30°角。
7.根据权利要求1所述的一种潜水曝气机，其特征在于，上半部分的挡板(7-2)为第一部分挡板(7-2)、下半部分的挡板(7-2)为第二部分挡板(7-2)，或者第一部分挡板(7-2)和第二部分挡板(7-2)采用交替方式划分；每个部分的挡板(7-2)，其角度可同步控制也可单独控制。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115159666A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-10-11 | 中钢集团武汉安全环保研究院有限公司 | 一种黑臭水体治理装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2778805Y (zh) * | 2005-04-29 | 2006-05-10 | 江建兴 | 复叶推流潜水曝气机 |
| CN106064849A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-11-02 | 上海泰誉节能环保科技有限公司 | 一种双喷嘴射流曝气装置及其曝气方法 |
| CN106745867A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-31 | 浙江为环科技有限公司 | 一种曝气机 |
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2021
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2778805Y (zh) * | 2005-04-29 | 2006-05-10 | 江建兴 | 复叶推流潜水曝气机 |
| CN106064849A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-11-02 | 上海泰誉节能环保科技有限公司 | 一种双喷嘴射流曝气装置及其曝气方法 |
| CN106745867A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-31 | 浙江为环科技有限公司 | 一种曝气机 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《黑色金属矿石选矿试验》编写组: "《黑色金属矿石选矿试验》", 武汉：华中科技大学出版社, pages: 601 - 602 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115159666A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-10-11 | 中钢集团武汉安全环保研究院有限公司 | 一种黑臭水体治理装置 |
| CN115159666B (zh) * | 2022-07-26 | 2023-09-15 | 中钢集团武汉安全环保研究院有限公司 | 一种黑臭水体治理装置 |
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