CN114751532B - 一种污水处理用增氧型曝气设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种污水处理用增氧型曝气设备及其方法，涉及污水处理领域，包括曝气管，曝气管内侧设置有环形驱动气道，环形驱动气道内侧密封转动连接气动转环，气动转环内侧固定连接曝气杆，曝气杆内部中空，曝气杆与环形驱动气道的排气端口连通，曝气杆侧面设置有曝气头，所述环形驱动气道侧面通过输气管与气泵连接，曝气管内设置环形驱动气道并通过输气管与气泵连通，气泵输入气体使环形驱动气道内转动连接的气动转环转动，从而使气动转环内侧连接的曝气杆转动，同时曝气杆上设置的曝气头随之转动，能够使曝气杆不断变换曝气位置，并且气动转环转动能够实现排水，使曝气管于污水内移动，提高曝气效率。

Description

一种污水处理用增氧型曝气设备及其方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体为一种污水处理用增氧型曝气设备及其方法。

背景技术

曝气是污水处理过程中的一个重要工序。相等通气量下，曝气效率与曝气装置的氧利用率有正相关关系，氧利用率越高，曝气效率越高。氧利用率与曝气装置产生的气泡的粒径相关，气泡粒径越小，氧利用率越高。曝气效率影响着污水处理的能耗和成本，曝气效率越高，污水的吨水处理能耗和处理成本越低。

专利号为CN105293678B的申请文件公开了一种防堵塞的微气泡曝气装置，用于污水处理过程中好氧处理段的增氧曝气。该装置为圆筒形，包括内筒、外筒、进气管、喷气嘴、过水盘、扩散管等结构，该装置内外筒壁间形成破碎室及蛇形水路，气水混合物经扩散管进入破碎室及蛇形水路，并在此反复多次冲击破碎和搅扰分散，产生微小气泡。本发明不是让加压后的空气挤过曝气装置(头)表面的微孔来产生微气泡，因此，在装置表面和内部均不设置微孔，避免了堵塞问题的产生。

但是在曝气增氧中，曝气装置的曝气口相对于污水容器固定，以至于气泡在上升过程中经过的路径固定，与水体接触面较小，增氧效率低，若需要全面曝气还需要特定的设备来改变曝气口的曝气位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污水处理用增氧型曝气设备及其方法，以解决上述背景技术中提出的气泡上升中路径固定、与水体接触面小导致曝气效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种污水处理用增氧型曝气设备，包括曝气管，曝气管内侧设置有环形驱动气道，环形驱动气道内侧密封转动连接气动转环，气动转环内侧固定连接曝气杆，曝气杆内部中空，曝气杆与环形驱动气道的排气端口连通，曝气杆侧面设置有曝气头，所述环形驱动气道侧面通过输气管与气泵连接，曝气管内设置环形驱动气道并通过输气管与气泵连通，气泵输入气体使环形驱动气道内转动连接的气动转环转动，从而使气动转环内侧连接的曝气杆转动，同时曝气杆上设置的曝气头随之转动，能够使曝气杆不断变换曝气位置，并且气动转环转动能够实现排水，使曝气管于污水内移动，提高曝气效率。

优选的，所述气动转环位于环形驱动气道内的一侧设置有扇板，环形驱动气道侧面设置有排气孔，排气孔与环形导通气道连通，环形导通气道内侧与曝气杆连通，气动转环外侧设置扇板的方式实现气流能够推动气动转环在环形驱动气道内转动，气流经过排气孔进入到曝气杆内，由曝气头喷出，通过气流动力驱动气动转环转动，并将排出的气流用于曝气，能够实现曝气杆边转动边曝气。

优选的，所述曝气杆前端截面为锥形，曝气杆中部截面为矩形，中部的矩形部分内部中空，位于中部的矩形部分侧面设置有滑孔，滑孔内滑动连接有曝气头，曝气头内侧面设置有与曝气头内端连通的曝气孔，曝气筒内端通过拉力弹簧连接于另曝气杆内部另一侧，曝气杆中部设置为中空的矩形，连接曝气头，曝气头侧面设置曝气孔使气压在大于水压以及弹簧拉力总和时弹出，避免污水倒流进入到曝气杆中。

优选的，所述曝气杆有多个，曝气杆以气动转环轴线为中心呈环形阵列于气动转环内侧，曝气杆呈扇片状连接于气动转环内，曝气杆为扇片状分布于气动转环内，使曝气杆转动时能够排水驱动曝气管移动。

优选的，所述曝气管呈矩形阵列于曝气架上，曝气管通过连接机构与曝气架连接，连接机构与气驱机构传动连接，气驱机构通过气驱管、气阀与气泵连接，曝气管矩形阵列于曝气架上能够增大曝气管横截面增大曝气面。

优选的，所述连接机构包括固定于曝气管外侧的转轴，转轴于曝气架上固定的轴套内转动，轴杆端部固定有于曝气架内转动的齿轮，齿轮与曝气架内滑动的齿杆啮合，曝气管通过转轴连接齿轮，齿轮与齿杆啮合，通过齿杆移动能够驱动曝气管相对于曝气架转动，从而实现曝气架转向，使曝气架能够在污水中自行转向。

优选的，所述曝气架为矩形，曝气架中部固定有矩形管，矩形管中部由隔板分隔，矩形管两侧分别连接有沿矩形杆长度方向线性阵列的架管，所述轴套固定于架管侧面，所述齿杆滑动于架杆内部，齿杆靠近隔板的一端与架管密封滑动连接，齿杆远离隔板的一端通过复位弹簧连接架管内端，矩形的曝气架中部连接由隔板分隔为两部分的矩形管，矩形管两侧分别连接架管，架管内设置齿杆，能够通过气压控制齿杆移动从而控制曝气管转向，使曝气架移动到特定位置。

优选的，所述曝气架顶部通过连杆连接浮体，曝气架底部连接有配重块，连杆包括多个依次套接的套管，顶部的套管转动连接绕线轮，绕线轮通过锁杆与顶部的套管锁定，绕线轮上缠绕有底端与曝气架连接的吊绳，曝气架顶部连接浮体、底端连接配重的方式，使曝气架能够在污水中处于竖直状态，同时连杆设置为多级套管连接的方式，并在连杆顶部连接绕线轮，绕线轮上连接的吊绳底端与曝气架固定，能够使曝气架处于污水中特定深度位置。

优选的，所述浮体连接于顶部的套管上，浮体上固定有指示灯，浮体上设置指示灯用以指示曝气架的移动方向，以便于控制曝气架在污水中移动方向。

一种污水处理用增氧型曝气方法，曝气管侧面通过输气管与气泵连接，曝气时，气泵通过输气管向曝气管的环形驱动气道内供气，环形驱动气道内压力增大，使环形驱动气道内转动连接的气动转环转动，气动转环转动使曝气杆于污水中转动，驱动气动转环转动的气流之后流入到曝气杆内，由曝气杆上的曝气头喷出，同时气动转环不断转动，能够使曝气头位置改变并且能够搅动污水，增加水体溶氧量，并且仅需一个气泵即可实现驱动，驱动结构简单。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、曝气管内设置环形驱动气道连接气动转环的方式，通过气泵驱动气动转环转动使曝气杆在污水中转动，能够使曝气杆上的曝气头以气动转环的轴心为中心转动，并且曝气杆转动能够产生排水，使曝气管沿其轴线方向行进，使曝气头移动，曝气头边转动边移动的方式，能够增大曝气头与水体的接触面，提高曝气增氧效率；

2、曝气管内侧设置环形驱动气道以使气流驱动扇板及其固定连接的气动转环转动，并于环形驱动气道侧面设置排气孔连通环形导通气道，从而使环形驱动气道内的气流进入到曝气管中；

3、曝气杆上设置滑孔连接曝气头，曝气头侧面设置与曝气杆内部连通的曝气孔，在非曝气状态下，曝气头侧面于滑孔内，使曝气孔封闭，在曝气状态下曝气头能够滑出，使曝气孔连通曝气杆内部与外部；

4、曝气管通过连接机构连接于曝气架上，并通过气驱机构传动连接，使曝气管能够相对于曝气架转动，能够使曝气架以及其上连接的曝气管在水中移动过程中能够转向，便于控制曝气架在水体中的位置；

5、连接机构设置为转轴与轴套连接的方式，转轴通过齿轮与齿杆传动，齿杆于架管内，架管与矩形管连通，能够通过气驱机构驱动曝气架一侧的曝气管整体转动，并在撤去压力后在复位弹簧作用下能够复位；

6、曝气架上通过可伸长的连杆连接浮体，曝气架底部连接配重块，使曝气架在污水中处于竖直状态，并且在连杆顶部连接绕线轮，绕线轮上的吊绳底端与曝气架固定，用于控制曝气架于水中的深度，针对不同深度的污水池可做调整。

附图说明

图1为本发明实施例1中曝气管的结构示意图；

图2为本发明曝气管的剖视图；

图3为本发明曝气管、气动转环的爆炸图；

图4为本发明曝气杆的剖视图；

图5为本发明曝气头的剖视图；

图6为本发明曝气管、曝气架的连接结构示意图；

图7为本发明实施例3中曝气管的剖视图；

图8为本发明架管的半剖后的断面图；

图9为本发明实施例4中曝气架、浮体、配重块的连接图；

图10为本发明浮体的结构示意图；

图中：1、曝气管；11、环形驱动气道；111、排气孔；12、环形导通气道；13、齿轮；131、转轴；14、连通管；2、气泵；3、输气管；4、连接套；5、输气端口；6、气动转环；61、扇板；62、曝气杆；621、滑孔；622、曝气头；623、拉力弹簧；624、曝气孔；63、密封环；7、曝气架；71、矩形管；711、隔板；72、架管；721、齿杆；722、驱动流道；723、转向流道；724、复位弹簧；725、密封块；8、浮体；81、指示灯；82、绕线轮；821、转把；822、锁杆；823、吊绳；9、配重块；10、连杆。

具体实施方式

实施例1

如图1-5所示，一种污水处理用增氧型曝气设备，包括曝气管1，曝气管1内设置设置有环形驱动气道11，环形驱动气道11侧面设置有与环形驱动气道11内侧连通的输气端口5，输气端口5通过连接套4连接输气管3，输气管3另一端连接气泵2，位于环形驱动气道11内侧密封转动连接有气动转环6，气动转环6位于环形驱动气道11内的一侧固定连接扇板61，气动转环6内固定连接曝气杆62，气动转环6侧一端固定连接密封环63，密封环63与环形驱动气道11侧面留有环形导通气道12，密封环63外侧与曝气管1内壁密封贴合转动，位于环形驱动气道11侧面设置排气孔111，环形驱动气道11与环形导通气道12通过排气孔111连通，曝气杆62内部中空，且曝气杆62端部与环形导通气道12连通，位于曝气杆62上设置有曝气头622。

对污水进行曝气增氧处理中，曝气管1通过输气管3连接气泵2，气泵2工作状态下将高压气体经过输气管3、连接套4、输入端口输入到环形驱动气道11内，环形驱动气道11内的压力增大，在压差作用下驱动扇板61于环形驱动气道11内转动，从而使扇板61固定连接的气动转环6相对于环形驱动气道11转动，气动转环6内侧所固定连接的曝气杆62随之转动，环形驱动气道11内高压段经过排气孔111时，高压气体经过排气孔111进入到环形导通气道12内，进一步进入到内部空心的曝气杆62内，并由曝气头622喷出形成气泡，由于喷出气泡的过程中，曝气杆62随气动转环6转动，因此能够使曝气头622转动从而不断改变曝气位置，使产生的气泡上升路径改变，增大气泡与水体的接触面，提高曝气增氧效率。

实施例2

如图1-5所示，一种污水处理用增氧型曝气设备，包括曝气管1，曝气管1内设置设置有环形驱动气道11，环形驱动气道11侧面设置有与环形驱动气道11内侧连通的输气端口5，输气端口5通过连接套4连接输气管3，输气管3另一端连接气泵2，位于环形驱动气道11内侧密封转动连接有气动转环6，气动转环6位于环形驱动气道11内的一侧固定连接扇板61，气动转环6内固定连接曝气杆62，气动转环6侧一端固定连接密封环63，密封环63与环形驱动气道11侧面留有环形导通气道12，密封环63外侧与曝气管1内壁密封贴合转动，位于环形驱动气道11侧面设置排气孔111，环形驱动气道11与环形导通气道12通过排气孔111连通，曝气杆62内部中空，且曝气杆62端部与环形导通气道12连通，位于曝气杆62上设置有曝气头622，曝气杆62于气动转环6内呈扇叶状分布，曝气头622于曝气杆62上的滑槽内滑动，曝气头622内端通过拉力弹簧623连接于曝气杆62内壁。

曝气杆62相对于曝气筒转动过程中，气动转环6内固定连接的呈扇片状排列的曝气杆62相对于污水转动，能够实现排水，在曝气管1于污水中没有固定的情况下，能够借助曝气杆62转动产生的动力在污水内游动，从而能够实现曝气管1在污水游动，能够于污水中各个位置曝气，配合曝气头622位置变换，在不增加移动设备的情况下，能够使曝气点改变，曝气头622滑动连接于滑孔621内，在曝气杆62内压力增大时，曝气头622受压差作用滑出滑孔621，使曝气孔624与两端分别连通污水与曝气杆62内部，使曝气杆62内部的高压气体经曝气孔624喷出形成气泡，在喷漆杆内部未加压状态下，曝气头622在外部水体压力以及拉力弹簧623拉力作用下位于滑孔621内，曝气头622侧面的曝气孔624由滑孔621侧壁封闭，避免污水倒灌。

实施例3

如图6-8所示，一种污水处理用增氧型曝气设备，包括曝气管1，曝气管1内设置设置有环形驱动气道11，环形驱动气道11侧面设置有与环形驱动气道11内侧连通的连通管14，连通管14延伸至架管72内的驱动气道内，驱动气道通过输气管3连接气泵2，位于环形驱动气道11内侧密封转动连接有气动转环6，气动转环6位于环形驱动气道11内的一侧固定连接扇板61，气动转环6内固定连接曝气杆62，气动转环6侧一端固定连接密封环63，密封环63与环形驱动气道11侧面留有环形导通气道12，密封环63外侧与曝气管1内壁密封贴合转动，位于环形驱动气道11侧面设置排气孔111，环形驱动气道11与环形导通气道12通过排气孔111连通，曝气杆62内部中空，且曝气杆62端部与环形导通气道12连通，位于曝气杆62上设置有曝气头622，位于曝气管1顶部固定连接转轴131，转轴131顶端固定连接齿轮13，齿轮13与转向流道723内滑动连接的齿杆721啮合，齿杆721外端固定连接复位弹簧724，齿杆721内端固定连接密封块725，密封块725与转向流道723密封滑动连接，驱动流道722外端与曝气架7端部的导通管连通、内端封闭，转向气道外端封闭、内端与矩形管71内隔板711一侧的腔连通，隔板711固定于矩形管71中部，隔板711两侧的腔分别通过转向气管、阀门与气泵2连接，矩形管71两侧分别设置有沿矩形架长度方向线性阵列的架管72，且矩形管71两侧对称，导通管通过输气管3与气泵2连接，曝气杆62呈扇片状分布于气动转环6内。

在对污水曝气过程中，气泵2经输气管3将气体输送到导通管，导通管即为曝气架7左右两端的竖管，气体经导通管、导通流道、插入到驱动流道722内并与架管72相对转动的连通管14进入到环形驱动气道11内，气体驱动气动转环6转动，环形驱动气道11内的气体经排出孔进入到环形导通气道12，最后进入到曝气管1内，并由曝气管1上的曝气头622排出，多个曝气管1连接于曝气架7上能够大面积曝气，并且曝气架7在曝气杆62转动过程中能够相对于污水池移动，因此能够在污水池中覆盖式曝气，针对较大的污水池能够较快完成曝气增氧工作，在控制曝气架7转向时，气泵2向隔板711一侧输入气流增压，使隔板711一侧内部压力增大，密封块725受到压力带动齿杆721相对于架管72内的转向流道723滑动，使齿轮13转动从而使曝气管1转动，曝气管1朝向改变，曝气杆62排出产生的反作用力方向改变，从而实现变向，方向确定后，再通过阀门释压，齿杆721在复位弹簧724作用下回正，能够使曝气筒朝向与曝气架7垂直。

实施例4

如图6-10所示，一种污水处理用增氧型曝气设备，包括曝气管1，曝气管1内设置设置有环形驱动气道11，环形驱动气道11侧面设置有与环形驱动气道11内侧连通的连通管14，连通管14延伸至架管72内的驱动气道内，驱动气道通过输气管3连接气泵2，位于环形驱动气道11内侧密封转动连接有气动转环6，气动转环6位于环形驱动气道11内的一侧固定连接扇板61，气动转环6内固定连接曝气杆62，气动转环6侧一端固定连接密封环63，密封环63与环形驱动气道11侧面留有环形导通气道12，密封环63外侧与曝气管1内壁密封贴合转动，位于环形驱动气道11侧面设置排气孔111，环形驱动气道11与环形导通气道12通过排气孔111连通，曝气杆62内部中空，且曝气杆62端部与环形导通气道12连通，位于曝气杆62上设置有曝气头622，位于曝气管1顶部固定连接转轴131，转轴131顶端固定连接齿轮13，齿轮13与转向流道723内滑动连接的齿杆721啮合，齿杆721外端固定连接复位弹簧724，齿杆721内端固定连接密封块725，密封块725与转向流道723密封滑动连接，驱动外端与曝气架7端部的导通管连通、内端封闭，转向气道外端封闭、内端与矩形管71内隔板711一侧的腔连通，隔板711固定于矩形管71中部，隔板711两侧的腔分别通过转向气管、阀门与气泵2连接，矩形管71两侧分别设置有沿矩形架长度方向线性阵列的架管72，且矩形管71两侧对称，导通管通过输气管3与气泵2连接，曝气杆62呈扇片状分布于气动转环6内，在曝气架7的顶部通过连杆10固定连接浮体8，曝气架7底端固定连接配重块9，连杆10为多个套管依次套接形成的可伸缩的管，图中未示出，曝气架7顶部通过连杆10内部的吊绳823连接连杆10顶部的绕线轮82，绕线轮82与连杆10相对转动，绕线轮82上缠绕吊绳823，绕线轮82端部固定连接转把821，转把821通过锁杆822与轮架上的孔插接，浮体8上固定连接有指示灯81。

将曝气架7沉入污水中时，配重块9对曝气架7施加向下的作用力，浮体8受到水体浮体8通过吊绳823对曝气架7施加向上的拉力，从而使曝气架7竖直状态处于污水中，避免曝气架7倾斜导致无法在污水中移动，在将曝气架7置于污水前，先测量污水池深度，根据污水池深度释放吊绳823，使吊绳823、曝气架7的长度和略小于污水池深度，从而使曝气架7接近处于污水池底部曝气，调整长度完成后，通过锁杆822与轮架插接使绕线轮82锁定，且连杆10处于能够伸缩的状态，使浮体8与曝气架7保持相对固定，当曝气架7转向时，浮体8在污水水面上转动，浮体8上固定连接指示灯81用于指示曝气架7的朝向，以便于曝气过程中及时调整曝气架7朝向。

Claims (5)

1.一种污水处理用增氧型曝气设备，其特征在于：包括曝气管(1)，曝气管(1)内侧设置有环形驱动气道(11)，环形驱动气道(11)内侧密封转动连接气动转环(6)，气动转环(6)内侧固定连接曝气杆(62)，曝气杆(62)内部中空，曝气杆(62)与环形驱动气道(11)的排气端口连通，曝气杆(62)侧面设置有曝气头(622)，所述环形驱动气道(11)侧面通过输气管(3)与气泵(2)连接；

所述曝气管(1)呈矩形阵列于曝气架(7)上，曝气管(1)通过连接机构与曝气架(7)连接，连接机构与气驱机构传动连接，气驱机构通过气驱管、气阀与气泵(2)连接；

所述连接机构包括固定于曝气管(1)外侧的转轴(131)，转轴(131)于曝气架(7)上固定的轴套内转动，轴杆端部固定有于曝气架(7)内转动的齿轮(13)，齿轮(13)与曝气架(7)内滑动的齿杆(721)啮合；

所述曝气架(7)为矩形，曝气架(7)中部固定有矩形管(71)，矩形管(71)中部由隔板(711)分隔，矩形管(71)两侧分别连接有沿矩形杆长度方向线性阵列的架管(72)，所述轴套固定于架管(72)侧面，所述齿杆(721)滑动于架杆内部，齿杆(721)靠近隔板(711)的一端与架管(72)密封滑动连接，齿杆(721)远离隔板(711)的一端通过复位弹簧(724)连接架管(72)内端；

所述气动转环(6)位于环形驱动气道(11)内的一侧设置有扇板(61)，环形驱动气道(11)侧面设置有排气孔(111)，排气孔(111)与环形导通气道(12)连通，环形导通气道(12)内侧与曝气杆(62)连通；

所述曝气杆(62)前端截面为锥形，曝气杆(62)中部截面为矩形，中部的矩形部分内部中空，位于中部的矩形部分侧面设置有滑孔(621)，滑孔(621)内滑动连接有曝气头(622)，曝气头(622)内侧面设置有与曝气头(622)内端连通的曝气孔(624)，曝气筒内端通过拉力弹簧(623)连接于另曝气杆(62)内部另一侧。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理用增氧型曝气设备，其特征在于：所述曝气杆(62)有多个，曝气杆(62)以气动转环(6)轴线为中心呈环形阵列于气动转环(6)内侧，曝气杆(62)呈扇片状连接于气动转环(6)内。

3.根据权利要求1所述的一种污水处理用增氧型曝气设备，其特征在于：所述曝气架(7)顶部通过连杆(10)连接浮体(8)，曝气架(7)底部连接有配重块(9)，连杆(10)包括多个依次套接的套管，顶部的套管转动连接绕线轮(82)，绕线轮(82)通过锁杆(822)与顶部的套管锁定，绕线轮(82)上缠绕有底端与曝气架(7)连接的吊绳(823)。

4.根据权利要求3所述的一种污水处理用增氧型曝气设备，其特征在于：所述浮体(8)连接于顶部的套管上，浮体(8)上固定有指示灯(81)。

5.权利要求1-4任一项所述的一种污水处理用增氧型曝气设备的曝气方法：将曝气管(1)置于水中，曝气管(1)侧面通过输气管(3)与气泵(2)连接，曝气时，气泵(2)通过输气管(3)向曝气管(1)的环形驱动气道(11)内供气，环形驱动气道(11)内压力增大，使环形驱动气道(11)内转动连接的气动转环(6)转动，气动转环(6)转动使曝气杆(62)于污水中转动，驱动气动转环(6)转动的气流之后流入到曝气杆(62)内，由曝气杆(62)上的曝气头(622)喷出，同时气动转环(6)不断转动，能够使曝气头(622)位置改变并且能够搅动污水，增加水体溶氧量，并且仅需一个气泵(2)即可实现驱动，驱动结构简单。

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