CN115448466B - 一种螺旋气浮纳米离子曝气系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种螺旋气浮纳米离子曝气系统，包括箱体，所述箱体具有上、中、下三层结构；所述箱体上层从左到右依次串联设置有第一气泵、第一止逆阀、第一容器、第二止逆阀，并且通过第一管道连通；本发明采用微生物和纳米气泡曝气多种污水处理方式，对水中的有机物进行分离并且吞噬，同时纳米离子气浮气控使水中产生大量表面呈负电荷状态的纳米气泡，能够对污染物产生较强的吸附作用，能够深度处理水体的污染；并且本发明采用的螺旋结构曝气器能够将气体朝着不同方向曝气，曝气距离更远，污水治理的区域广。

Description

一种螺旋气浮纳米离子曝气系统

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种螺旋气浮纳米离子曝气系统。

背景技术

随着人们物质水平的不断提高，在发展的同时，人们已经不满足于仅仅单纯发展经济，更多的是朝着可持续性发展的方向去践行。

目前水体污染的方式有很多，一些生活用水、造纸和食品工业污水中含有蛋白质、油脂、碳水化合物、木质素等有机物。这类物质随污水进入水体后，在微生物对它们的分解过程中,需要消耗水体中的溶解氧，使水体含氧减少，从而影响鱼类和其它生物的生长繁殖。当水中的溶解氧耗尽后，水中的有机物即产生厌氧消化，生成甲烷、硫化氢等，使水体出现臭味，危害水生生物的生存。一些行业施用磷肥、氮肥的农田水含有氮、磷、钾等营养物，大量的这类污水排入水体，使营养物质增多，引起藻类及其它浮游生物暴发性繁殖，消耗掉水中的溶解氧。还有一些化工产业排出剧毒污染物，主要是重金属、氰化物、氟化物和难分解的有机污染物，它们都富集在生物体中，危害人类健康。

现阶段比较流行的污水处理装置有曝气设备，曝气设备促进水中的氧快速运动，达到分解水中氧化物等的目的。使用曝气对污水进行处理，能够很大程度上减轻污水处理的压力，让污水处理与经济发展同步，加快城市化建设的步伐。有效的污水处理，有利于美化城市环境，营造适合居住、旅游、休闲的城市氛围，保证城市的可持续发展能力，维持自然生态环境的平衡，为人民生活健康发展，绿色出行提供一定的便利。

中国专利CN213977163U公开了一种离子叠加纳米曝气污水处理装置，包括超微纳米曝气装置、离子发生器和风机。在使用中，风机将外界空气通过三通管分别导入离子发生器和超微纳米曝气装置的曝气主管中，经离子发生器处理的带有负离子的气体导入超微纳米曝气装置中，并随风机导入的外界空气一同打入水中，完成曝气过程，带有负离子的气体与水中污染物质结合实现沉降去污。该专利结构简易，且能快速、有效讲解污染物和有害物质。但是装置比较单一，仅仅依靠物理性曝气过程处理污水很难达到很好的效果，并且该曝气装置作用范围过小，在现实河水污染治理过程中，因为河水的面积过广，该装置无法对水体实现大范围的治理，作用效果不明显。

根据市场的需要，亟需一种污水处理系统，该系统能够深度处理污水的污染，而且能够在不同体量和环境的水体中做到污水治理区域广，能多方位高效治理水体污染。

发明内容

针对上述缺点，本发明提供了一种螺旋气浮纳米离子曝气系统。本发明采用微生物和纳米气泡曝气多种污水处理方式，对水中的有机物进行分离，有机物分离后被微生物吞噬干净，同时系统中纳米离子气浮气控技术使水中产生大量表面呈负电荷状态的纳米气泡，能够对污染物产生较强的吸附作用，能够深度处理水体的污染；并且本发明采用的螺旋结构曝气器能够将混合气体朝着不同方向曝气，曝气距离更远，污水治理的区域更广。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种螺旋气浮纳米离子曝气系统，包括箱体，所述箱体具有上、中、下三层结构；所述箱体上层从左到右依次串联设置有第一气泵、第一止逆阀、第一容器、第二止逆阀，并且通过第一管道连通；所述箱体中层从左到右依次串联设置有第二气泵、第三止逆阀、第二容器、第四止逆阀，并且通过第二管道连通；所述箱体下层从左到右依次串联设置有第三气泵、第五止逆阀、离子发生器、第六止逆阀，并且通过第三管道连通；

所述第一管道、所述第二管道和所述第三管道通过并联方式汇合到第四管道；所述第四管道贯穿所述箱体底部右侧，与设于水下且水平放置的排气管顶部连通；所述排气管底部每隔2米间隔设置有曝气器；

优选的，所述箱体上层外部设有第一开关，所述第一开关与所述第一气泵相连接；所述箱体中层外部设有第二开关，所述第二开关与所述第二气泵相连接；所述箱体下层外部设有第三开关，所述第三开关与所述第三气泵相连接。

优选的，所述第一容器内设置有第一搅拌桨，所述第一搅拌桨与第一电机的转动轴连接；所述第一容器内放有驯化微生物添加剂。

更优选的，所述驯化微生物添加剂为芽孢底改颗粒。

优选的，所述第二容器内设置有第二搅拌桨，所述第二搅拌桨与第二电机的转动轴连接；所述第二容器内放有驯化好的微生物群。

更优选的，所述驯化好的微生物群为选自于腐败希瓦氏菌、地衣芽孢杆菌、适冷假单胞菌中的一种或多种。

优选的，所述曝气器包括从上至下依次连通的曝气器顶部、曝气器壳体、曝气器底部、曝气头；所述曝气器顶部为螺纹结构，与所述排气管底部螺纹连接；所述曝气器壳体为从上至下内径逐渐变大的圆锥结构；所述曝气器底部为凸型球状结构。

更优选的，所述曝气头的个数为3个，在所述曝气器底部呈圆周阵列分布，并且朝外倾斜。

更优选的，所述曝气头包括曝气头壳体，所述曝气头壳体为从上至下内径逐渐变大的圆锥结构；所述曝气头壳体内腔设有导流槽，所述导流槽的形状为螺旋结构。

本发明还要求保护一种上述螺旋气浮纳米离子曝气系统在污水处理中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明所采用微生物和纳米气泡曝气的方法处理污水，能够深度降低水体中的污染物。通过添加微生物添加剂和驯化好的微生物群，对水体的有机物进行分解和吞噬；所述微生物群为芽孢底改颗粒，可以改善底质，降低水体中的氨氮、亚硝酸盐，改善水体环境，促进底质矿化，分解粪便、有机物，具有很强的清理水中垃圾小颗粒的作用；并且可以改善和降解有害藻类泛滥造成的水质浑浊、藻毒，同时提高水体溶氧；驯化好的微生物群为选自腐败希瓦氏菌、地衣芽孢杆菌、适冷假单胞菌的一种或多种，将分离后的有机物吞噬干净，使水中的氨氮、总磷、BOD、COD有效降低；通过纳米离子气浮气控技术产生纳米气泡对污染物有较强的吸附作用，且对好氧菌有强化作用，可以使微生物群与污染物有足够的时间和空间进行反应，从而降低水中氨氮、总磷、BOD、COD的浓度。

（2）本发明所采用螺旋结构的曝气器以及多方位曝气方式能使气体曝气距离更远、范围更广，使得产生的纳米气泡有充分的时间、足够的空间与污染物发生作用，污水治理的区域更广。

附图说明

图1为本发明一种螺旋气浮纳米离子曝气系统示意图；

图2为本发明曝气器前视示意图；

图3为本发明曝气器轴测示意图；

图4为本发明曝气头示意图；

图5为本发明导流槽示意图。

附图标记如下：100、箱体；210、第一气泵；211、第一开关；220、第二气泵；221、第二开关；230、第三气泵；231、第三开关；310、第一管道；320、第二管道；330、第三管道；340、第四管道；400、第一容器；410、第一搅拌桨；420、第一电机；500、第二容器；510、第二搅拌桨；520、第二电机；600、离子发生器；700、排气管；800、曝气器；810、曝气器顶部；820、曝气器壳体；830、曝气器底部；840、曝气头；841、曝气头壳体；842、导流槽；910、第一止逆阀；920、第二止逆阀；930、第三止逆阀；940、第四止逆阀；950、第五止逆阀；960、第六止逆阀。

具体实施方式

以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述地实施例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。

如无特殊说明外，本发明中的化学试剂和材料均通过市场途径购买或通过市场途径购买的原料合成。

所述芽孢底改颗粒从山西益鑫泰生物科技有限公司中采购，成分包含深海芽孢杆菌R型、枯草芽孢杆菌、酵母菌。

所述腐败希瓦氏菌的保藏编号是CGMCC No.6192。

所述地衣芽孢杆菌的保藏编号是CCTCC No.M2018675。

所述适冷假单胞菌的保藏编号是CGMCC No.15921。

实施例1

如图1-5所示，一种螺旋气浮纳米离子曝气系统，包括箱体100，所述箱体100具有上、中、下三层结构；所述箱体100上层从左到右依次串联设置有第一气泵210、第一止逆阀910、第一容器400、第二止逆阀920，并且通过第一管道310连通；所述箱体100中层从左到右依次串联设置有第二气泵220、第三止逆阀930、第二容器400、第四止逆阀940，并且通过第二管道320连通；所述箱体100下层从左到右依次串联设置有第三气泵230、第五止逆阀950、离子发生器600、第六止逆阀960，并且通过第三管道330连通；所述箱体100为不锈钢箱，放在河边或浮在水上，尺寸长1.4米，宽0.7米。高1.2米；所述第一气泵210、所述第二气泵220和所述第三气泵230的功率为5.5千瓦；

止逆阀为市场常规设备，通过止逆阀的设置使混合气体只朝着同一个方向前进，不会损坏气泵等设备；所述离子发生器600产生大量纳米气泡，采用纳米离子气浮气控技术，使纳米气泡表面呈负电荷状态，能对污染物产生较强的吸附作用；纳米气泡在水中呈飘移状运动、可长时间滞留水中，使含氧气泡有充分的时间、足够的空间与污染物发生相关反应；纳米气泡对好氧菌活性有强化作用，对厌氧菌、大肠杆菌有较强的杀灭作用。

纳米离子气浮气控有很好的治污作用，能高效地提升水体溶解氧，效率是同功率传统曝气的20多倍。能建立水体强氧化环境，有利于污染水体发生相关的化学反应。能产生气浮作用，分离悬浮物及藻类，提高水体光合作用。能增强水体生物活性，有效降解有机淤泥。促进微生物、水生动、植物繁殖生长，促进水生态修复。

与普通气泡不同，纳米气泡具有体积极其微小，存在时间长、传质效率高、表面电荷形成的电位高以及可释放出自由基等特性，在水环境污染控制领域具有良好的应用前景。采用混凝气泡气浮工艺对废水进行预处理，对废水的COD、BOD、油、色度、浊度等指标的去除率较高；可协同其它强氧化条件刺激微气泡进一步释放出更多的羟基自由基，强化对难降解有机污染物的氧化分解；微气泡可促进水中生物活性、增强微生物净化功能，对封闭水体、地下水等环境污染生态修复都可达到较好的效果；纳米气泡对水环境中固体颗粒的吸附性能好、去除效果显著。

所述第一管道310、所述第二管道320和所述第三管道330通过并联方式汇合到第四管道340；所述第四管道贯穿所述箱体100底部右侧，与设于水下且水平放置的排气管700顶部连通；所述排气管700底部每隔2米间隔设置有曝气器800；

所述箱体100上层外部设有第一开关211，所述第一开关211与所述第一气泵210相连接；所述箱体100中层外部设有第二开关221，所述第二开关221与所述第二气泵220相连接；所述箱体100下层外部设有第三开关231，所述第三开关231与所述第三气泵230相连接。操作人员可以通过控制开关来控制气泵的运行，使喷出的纳米气泡产生更好的效果。

在本实施例中，所述第一容器400内设置有第一搅拌桨410，所述第一搅拌桨与第一电机420的转动轴连接；所述第一容器400内放有芽孢底改颗粒，所述芽孢底改颗粒的用量为30mg/L；芽孢底改颗粒能够驯化微生物，改善水质，降低水体中的氨氮、亚硝酸盐，并且能够分解粪便、有机物，具有很强的清理小颗粒的作用。通过第一电机420控制第一搅拌桨410对第一容器400内的芽孢底改颗粒和水进行搅拌，使其混合均匀。

在本实施例中，所述第二容器500内设置有第二搅拌桨510，所述第二搅拌桨510与第二电机520的转动轴连接；所述第二容器500内放有腐败希瓦氏菌、地衣芽孢杆菌和适冷假单胞菌的混合菌；所述腐败希瓦氏菌、地衣芽孢杆菌和适冷假单胞菌的质量比为1：1：1。通过第二电机520控制第二搅拌桨510对第二容器400内的腐败希瓦氏菌、地衣芽孢杆菌、适冷假单胞菌的混合菌和水进行搅拌，使其混合均匀。

在本实施例中，根据治理的污染水体的不同，通过控制第一气泵210将第一容器400的芽孢底改颗粒、水的混合液体定时、定量排入治理水体中；通过控制第二气泵220将第二容器500的腐败希瓦氏菌、地衣芽孢杆菌、适冷假单胞菌、水的混合液体定时、定量排入治理水体中；通过控制第三气泵230和离子发生器600将产生的纳米气泡送入水中，对水中有机物进行有效分离，如将水中氨氮分离成氨气和氮气，其他有机物被分离后通过芽孢底改颗粒驯化水中微生物及添加进去的腐败希瓦氏菌、地衣芽孢杆菌、适冷假单胞菌吞噬干净，使水中氨氮、总磷、BOD、COD达到Ⅲ类水以上，同时将蓝藻可以分离干净。

在本实施例中，所述曝气器800包括从上至下依次连通的曝气器顶部810、曝气器壳体820、曝气器底部830、曝气头840；所述曝气器顶部810为螺纹结构，与所述排气管700底部螺纹连接；所述曝气器壳体820为从上至下内径逐渐变大的圆锥结构；所述曝气器底部830为凸型球状结构。

在本实施例中，所述曝气头840的个数为3个，在所述曝气器底部830呈圆周阵列分布，并且朝外倾斜，使纳米气泡能朝着不同的方向流动。

在本实施例中，所述曝气头840包括曝气头壳体841，所述曝气头壳体841为从上至下内径逐渐变大的圆锥结构；所述曝气头壳体841内腔设有导流槽842，所述导流槽842的形状为螺旋结构。

螺旋结构让气泵排出的混合气体形成螺旋气流喷发出来，多方位曝气方式使系统治理范围更广，采用螺旋结构的曝气器以及圆锥结构设计让混合气体压力逐渐变大，能使气体曝气距离更远，使得产生的微纳米气泡有充分的时间、足够的空间与污染物发生作用，并且污水治理的区域广。

通过地表水环境质量标准GB 3838-2002将螺旋气浮纳米离子曝气系统处理前和处理后的水体进行检测，检测数据对比如表1所示：

表1

检测项目	处理前含量	处理后含量
			溶解氧（mg/L）	0.54	5.11
化学需氧量COD（mg/L）	694.84	13.05
			五日生化需氧量BOD5（mg/L）	348.26	3.12
氨氮（mg/L）	48.32	0.08
			总磷（mg/L）	10.23	0.08

通过检测数据的对比，在使用螺旋气浮纳米离子曝气系统过后的水体氨氮、总磷、BOD、COD含量降低明显，溶解氧含量提高。

以上内容是结合具体实施实例对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种螺旋气浮纳米离子曝气系统，其特征在于，包括箱体(100)，所述箱体(100)具有上、中、下三层结构；

所述箱体(100)上层从左到右依次串联设置有第一气泵(210)、第一止逆阀(910)、第一容器(400)、第二止逆阀(920)，并且通过第一管道(310)连通；

所述箱体(100)中层从左到右依次串联设置有第二气泵(220)、第三止逆阀(930)、第二容器(500)、第四止逆阀(940)，并且通过第二管道(320)连通；

所述箱体(100)下层从左到右依次串联设置有第三气泵(230)、第五止逆阀(950)、离子发生器(600)、第六止逆阀(960)，并且通过第三管道(330)连通；

所述第一管道(310)、所述第二管道(320)和所述第三管道(330)通过并联方式汇合到第四管道(340)；所述第四管道贯穿所述箱体(100)底部右侧，与设于水下且水平放置的排气管(700)顶部连通；所述排气管(700)底部每隔2米间隔设置有曝气器(800)；

所述第一容器(400)内放有芽孢底改颗粒，所述第二容器(500)内放有驯化好的适冷假单胞菌；

所述箱体(100)上层外部设有第一开关(211)，所述第一开关(211)与所述第一气泵(210)相连接；所述箱体(100)中层外部设有第二开关(221)，所述第二开关(221)与所述第二气泵(220)相连接；所述箱体(100)下层外部设有第三开关(231)，所述第三开关(231)与所述第三气泵(230)相连接；

所述曝气器(800)包括从上至下依次连通的曝气器顶部(810)、曝气器壳体(820)、曝气器底部(830)、曝气头(840)；所述曝气器顶部(810)为螺纹结构，与所述排气管(700)底部螺纹连接；所述曝气器壳体(820)为从上至下内径逐渐变大的圆锥结构；所述曝气器底部(830)为凸型球状结构，所述曝气头(840)包括曝气头壳体(841)，所述曝气头壳体(841)为从上至下内径逐渐变大的圆锥结构；所述曝气头壳体(841)内腔设有导流槽(842)，所述导流槽(842)的形状为螺旋结构。

2.根据权利要求1所述的螺旋气浮纳米离子曝气系统，其特征在于，所述第一容器(400)内设置有第一搅拌桨(410)，所述第一搅拌桨与第一电机(420)的转动轴连接。

3.根据权利要求1所述的螺旋气浮纳米离子曝气系统，其特征在于，所述第二容器(500)内设置有第二搅拌桨(510)，所述第二搅拌桨(510)与第二电机(520)的转动轴连接。

4.根据权利要求1所述的螺旋气浮纳米离子曝气系统，其特征在于，所述曝气头(840)的个数为3个，在所述曝气器底部(830)呈圆周阵列分布，并且朝外倾斜。

5.一种权利要求1～4任一项所述的螺旋气浮纳米离子曝气系统在污水处理中的应用。