CN115231693A - 曝气增氧生态修复系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了曝气增氧生态修复系统，包括多个垂直交错布置的下凹式托盘和上凸式托盘，上凸式托盘的中间设有通孔，在下凹式托盘和上凸式托盘上设有填料，下凹式托盘和上凸式托盘位于曝气装置的上方，上凸式托盘的外径大于下凹式托盘的外径，一竖立轴穿过所有下凹式托盘的中心并与所有下凹式托盘固定连接，竖立轴的底端设有叶片，叶片位于最下方的下凹式托盘的底部；竖立轴与上凸式托盘枢接。本发明采用旋转的下凹式托盘将气泡甩出，增大气泡与水体的接触面积，提高曝气效率。由于下凹式托盘的旋转，增加了气流和水体的扰动，能够提高溶解氧的扩散速率，以及，加快水体污染物到填料中微生物表面的传质速率。

Description

曝气增氧生态修复系统
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及河水治理设备。
背景技术
曝气增氧是消除黑臭水体、修复水生态环境的常用方法。一方面，水体中高溶解氧浓度有利于好氧微生物的生长繁殖，从而有效的降解水中的污染物质。另一方面，水体中的溶解氧可以氧化黑臭水体中的还原性物质如MnS、FeS等，且曝气可以去除H2S、NH3等挥发性气体，从而消除臭味。然而，目前水体修复方法中，曝气增氧存在着效率低下的问题。传统的曝气方式中气水混合物是竖向流动的。当水温为25℃时，氧气在水中的饱和溶解度仅为8.2mg/L，气水混合物竖向向上流动，曝气中心的水体溶解氧达到饱和，而周边区域水体溶解氧含量较低，使传统曝气方式中溶解氧的扩散效率较低。传统的曝气方式耗能大、效率低，虽然间断曝气和微气泡曝气得到了广泛的研究，但其曝气效率还有待进一步提高。
水环境生态修复中，微生物是水体污染物的主要分解者。目前水体修复中常用的微生物载体有生态浮岛、生物毯等。但这些设备放置于水环境中，由于水体流动性差，污染物到微生物表面的传质速度较慢，影响了水体中污染物降解效率，导致治理效果不理想。
授权公告号为CN 206395915 U的专利文件一种黑臭水体曝气增氧生态修复系统，包括多个垂直交错布置的下凹式托盘和上凸式托盘，上凸式托盘的中间设有顶部通孔，在下凹式托盘和上凸式托盘上设有填料。所述的下凹式托盘和上凸式托盘位于曝气装置的上方。上凸式托盘的外径大于下凹式托盘的外径。通过垂直交错布置的下凹式托盘和上凸式托盘，延长了气泡流动路径，增大了气泡与水体的接触面积，有效的提高了曝气效率和溶解氧的扩散速率，通过折流曝气的扰动，加快了水体污染物到微生物表面的传质速率。
上述专利文件中的下凹式托盘和上凸式托盘，需要由支架支撑，所述支架上设有多层的层架，各层的层架与立柱固定连接，下凹式托盘、上凸式托盘和植物托盘放置在层架上。所述支架对所有的下凹式托盘和上凸式托盘形成包围之势，不利于气泡向外扩散。
发明内容
本发明所解决的技术问题：如何增大气泡与水体的接触面积。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：曝气增氧生态修复系统，包括多个垂直交错布置的下凹式托盘和上凸式托盘，上凸式托盘的中间设有通孔，在下凹式托盘和上凸式托盘上设有填料，下凹式托盘和上凸式托盘位于曝气装置的上方，上凸式托盘的外径大于下凹式托盘的外径，一竖立轴穿过所有下凹式托盘的中心并与所有下凹式托盘固定连接，竖立轴的底端设有叶片，叶片位于最下方的下凹式托盘的底部；竖立轴与上凸式托盘枢接。
曝气装置向上曝气，作用于叶片，叶片受到气流作用而旋转，叶片带动竖立轴旋转，竖立轴带动固定在其上的所有下凹式托盘旋转。曝气所形成的气泡沿最下方的下凹式托盘的底面向外围扩散，由于下凹式托盘旋转，气泡会被甩出最下方的下凹式托盘，因此，气泡与水体的接触面积扩大了。同时，由于上凸式托盘的外径大于下凹式托盘的外径，因此，沿最下方下凹式托盘底面向外围扩散的部分气泡会被上方的上凸式托盘兜住，该部分气泡进入上凸式托盘的底部容腔内，并沿底部容腔向上凸式托盘的中心移动，穿过该上凸式托盘中心的通孔后，上浮至上一层下凹式托盘的底部。旋转的上一层下凹式托盘将气泡甩出，部分气泡被上方的上凸式托盘兜住。被兜住的气泡向该上凸式托盘的中心汇集，经该上凸式托盘中心的通孔向上浮至上一层下凹式托盘的底部，再被该上一层下凹式托盘甩出。按此方式，气泡上浮的数量逐层减少，被最下方的下凹式托盘甩出的气泡数量最多，被最上方的下凹式托盘甩出的气泡数量最少甚至没有。
本发明采用旋转的下凹式托盘将气泡甩出，增大气泡与水体的接触面积；由于气泡会在水体内上浮，因此，本发明中被甩出的气泡由下而上逐渐减小，利于增大气泡与水体的接触面积。如此，有效的提高了曝气效率。由于下凹式托盘的旋转，增加了气流和水体的扰动，能够提高溶解氧的扩散速率，以及，加快水体污染物到填料中微生物表面的传质速率。另外，相比于现有技术，本发明取消了用于支撑下凹式托盘和上凸式托盘的支架，利于气流、水体的扰动，利于气泡和溶解氧的扩散。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为曝气增氧生态修复系统的示意图；
图2为下凹式托盘10的示意图；
图3为下凹式托盘10的剖视图；
图4为上凸式托盘20的示意图；
图5为图4的俯视图。
图中符号说明：
10、下凹式托盘；11、下凹腔；
20、上凸式托盘；21、通孔；22、底部容腔；23、枢接套；24、连接杆；25、异形腔；
30、曝气装置；31、曝气头；32、气管；
40、竖立轴；41、叶片；
50、植物托盘；51、浮块。
具体实施方式
如图1，曝气增氧生态修复系统，包括多个垂直交错布置的下凹式托盘10和上凸式托盘20，上凸式托盘的中间设有通孔21，在下凹式托盘和上凸式托盘上设有填料，下凹式托盘和上凸式托盘位于曝气装置30的上方，上凸式托盘的外径大于下凹式托盘的外径，一竖立轴40穿过所有下凹式托盘的中心并与所有下凹式托盘固定连接，竖立轴的底端设有叶片41，叶片位于最下方的下凹式托盘的底部；竖立轴与上凸式托盘20枢接。
设，最下方的下凹式托盘为第一下凹式托盘，由下往上的下凹式托盘依次为第二下凹式托盘、第三下凹式托盘……第M下凹式托盘。设，最下方的上凸式托盘为第一上凸式托盘，由下往上的上凸式托盘依次为第二上凸式托盘、第三上凸式托盘……第N上凸式托盘。
曝气装置30向上曝气，作用于叶片41，叶片受到气流作用而旋转，叶片41带动竖立轴40旋转，竖立轴带动固定在其上的所有下凹式托盘10旋转。曝气所形成的气泡沿第一下凹式托盘的底面向外围扩散，由于下凹式托盘旋转，气泡会被甩出第一下凹式托盘。由于上凸式托盘20的外径大于下凹式托盘10的外径，因此，沿第一下凹式托盘底面向外围扩散的部分气泡会被上方的第一上凸式托盘兜住，该部分气泡进入第一上凸式托盘的底部容腔22内，并沿底部容腔22向第一上凸式托盘的中心移动，穿过第一上凸式托盘中心的通孔21后，上浮至第二下凹式托盘的底部。旋转的第二下凹式托盘将气泡甩出，部分气泡被上方的第二上凸式托盘兜住。被兜住的气泡向第二上凸式托盘的中心汇集，经第二上凸式托盘中心的通孔21向上浮至第三下凹式托盘的底部，再被第三下凹式托盘甩出。按此方式，气泡上浮的数量逐层减少，被第一下凹式托盘甩出的气泡数量最多，被第M下凹式托盘甩出的气泡数量最少甚至没有。
上凸式托盘20的底部容腔22的最大内径大于下凹式托盘10的外径，上凸式托盘的底平面与下凹式托盘的顶平面齐平。气泡沿下凹式托盘10的底面向外围扩散的方向是倾斜向上的，因此，气泡脱离下凹式托盘10的外边缘时，部分倾斜向上的气泡会被底部容腔22的边缘兜住，该部分气泡下方的气泡会被下凹式托盘10甩出至外围的水体内。被底部容腔22兜住的气泡已经被下方的下凹式托盘10加速，上浮到上方的上凹式托盘，得到进一步加速，气泡被甩出得更远，利于增大气泡与水体的接触面积。
结合图4、图5，通孔21内设有枢接套23，枢接套的外壁与通孔的内壁通过连接杆24连接，竖立轴40配合在枢接套中。枢接套外壁和通孔内壁之间的空间，除了容纳连接杆24外，用于允许沿上凸式托盘20底部容腔22上浮的气泡通过。
如图1，竖立轴40的顶端设有植物托盘50，植物托盘与竖立轴枢接。植物托盘50可以种植沉水植物和挺水植物，沉水植物和挺水植物进行光合作用，可提高水体溶解氧含量，其自身生长也会吸收水中氮、磷等营养物质，并具有景观效果。
植物托盘50上设置浮块51，用于将整个曝气增氧生态修复系统浮于水体中。曝气装置30包括曝气主机、曝气头31、连接曝气主机和曝气头的气管32，曝气主机可以设置在浮块上，气管32向下延伸至第一下凹式托盘的下方。
如图3，下凹式托盘10的顶部设有下凹腔11，下凹腔内设有填料，下凹式托盘的顶部设有覆盖填料的网片，该网片用于固定下凹式托盘10上的填料。填料比表面积巨大，可以很好地附着微生物，增加微生物量。
如图4，上凸式托盘20的顶部设有中部上凸、四周下凹的异形腔25，异形腔内设有填料，上凸式托盘的顶部设有覆盖填料的网片，该网片用于固定上凸式托盘20上的填料。
以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.曝气增氧生态修复系统，包括多个垂直交错布置的下凹式托盘(10)和上凸式托盘(20)，上凸式托盘的中间设有通孔(21)，在下凹式托盘和上凸式托盘上设有填料，下凹式托盘和上凸式托盘位于曝气装置(30)的上方，上凸式托盘的外径大于下凹式托盘的外径，其特征在于：一竖立轴(40)穿过所有下凹式托盘的中心并与所有下凹式托盘固定连接，竖立轴的底端设有叶片(41)，叶片位于最下方的下凹式托盘的底部；竖立轴与上凸式托盘(20)枢接。
2.如权利要求1所述的曝气增氧生态修复系统，其特征在于：上凸式托盘(20)的底部容腔(22)的最大内径大于下凹式托盘(10)的外径，上凸式托盘的底平面与下凹式托盘的顶平面齐平。
3.如权利要求1所述的曝气增氧生态修复系统，其特征在于：通孔(21)内设有枢接套(23)，枢接套的外壁与通孔的内壁通过连接杆(24)连接，竖立轴(40)配合在枢接套中。
4.如权利要求1所述的曝气增氧生态修复系统，其特征在于：竖立轴(40)的顶端设有植物托盘(50)，植物托盘与竖立轴枢接。
5.如权利要求4所述的曝气增氧生态修复系统，其特征在于：植物托盘(50)上设置浮块(51)。
6.如权利要求1所述的曝气增氧生态修复系统，其特征在于：下凹式托盘(10)的顶部设有下凹腔，下凹腔内设有填料，下凹式托盘的顶部设有覆盖填料的网片。
7.如权利要求1所述的曝气增氧生态修复系统，其特征在于：上凸式托盘(20)的顶部设有中部上凸、四周下凹的异形腔(25)，异形腔内设有填料，上凸式托盘的顶部设有覆盖填料的网片。
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