CN116789285B - 一种污水处理用斜置式搅拌充氧装置及充氧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种污水处理用斜置式搅拌充氧装置及充氧方法，涉及污水处理技术领域，所述污水处理用斜置式搅拌充氧装置包括能够安装在曝气池内壁上的固定杆，固定杆安装有斜杆，斜杆上安装有设备主体；设备主体设置有气液混合腔体，气液混合腔体设置有进气口和进液口，气液混合腔体的下方连通有集流罩；气液混合腔体的上方设置有潜水电机，潜水电机的输出轴伸入气液混合腔体内并连接有支撑杆，支撑杆伸出气液混合腔体后沿轴向设置有叶轮，所有的叶轮沿远离气液混合腔体的方向依次从小到大排布，且所有的叶轮位于集流罩内。本发明可以对生化池内泥水混合物产生横向推力，使其同步实现搅拌和曝气功能，进而有利于在高效处理污水的同时节约能耗。

Description

一种污水处理用斜置式搅拌充氧装置及充氧方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体公开了一种污水处理用斜置式搅拌充氧装置及充氧方法。

背景技术

污水处理属于高能耗产业，其电能需求量极大。为了实现节能降耗，污水处理行业正在加快技术更新。从污水处理的工艺流程看，生化处理是污水处理过程中电能消耗的主要部分，其中，曝气环节能耗最大，一般占到总电耗50%以上。因此，若想从根本上实现污水处理节能降耗，就必须对曝气设备进行节能技术改进。

现有的曝气器主要包含鼓风曝气、机械曝气、射流曝气三种，但其均存在很多问题，并限制了污水处理好氧单元节能降耗减排。具体地，鼓风曝气存在供气管路复杂，气体扩散设备较易堵塞，盘片更换检修较繁琐等问题，且其容易因部分管道浸没在污水中而导致使用寿命较短；机械曝气器存在能耗高、动力效率低，以及对池型与水深要求较高的问题；射流曝气器则存在充氧能力低、动力消耗大、氧利用率低、污水处理水质不稳定等问题。

因此，亟需提供一种能够将曝气、搅拌技术集成为一体的新型装置，以优化曝气设备的空气扩散性能，提高曝气设备的动力效率，进而减少生化单元能耗，提高曝气效率。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种能够将曝气、搅拌技术集成为一体的污水处理用斜置式搅拌充氧装置及充氧方法，并使其能够在高效处理污水的同时节约能耗。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种污水处理用斜置式搅拌充氧装置，其包括能够安装在曝气池内壁上的固定杆，固定杆上安装有斜杆，斜杆上远离固定杆的一端安装有设备主体；设备主体设置有气液混合腔体，气液混合腔体的侧壁设置有进气口和进液口，气液混合腔体的下方设置有集流罩，集流罩与气液混合腔体连通；气液混合腔体的上方设置有潜水电机，潜水电机的输出轴伸入气液混合腔体内并传动连接有支撑杆，支撑杆的一端伸出气液混合腔体后沿轴向设置有至少两层叶轮，所有的叶轮沿远离气液混合腔体的方向依次从小到大排布，且所有的叶轮位于集流罩内。

这样在采用本发明对曝气池内的污水进行曝气时，本发明可通过进气口和进液口将空气和曝气池内的水引入气液混合腔体内并混合，通过潜水电机所提供的动力驱使叶轮进行旋转，并通过靠近气液混合腔体位置处的小尺寸叶轮对气液混合腔体内所释放的气液混合物进行切割，使其产生微气泡（小于0.3mm），通过远离气液混合腔体位置处的大尺寸叶轮将微气泡以射流推进方式射入曝气池底部，并使得射流边界能够形成旋涡和紊流，以使得曝气池底部的积泥能够翻动，进而使得该区域气、液界面更新速度极快，污水与氧气接触充分，氧利用率也较高；同时本发明还可在集流罩与叶轮共同作用下，保障气体扩散的方向与范围，可形成螺旋状搅动以延长气液接触时长，以及形成气浮以提高装置充氧效果；另外，在设备主体斜向安装方式的前提下，气流能够在进入池体后产生稳定的横向推力，实现推流与曝气同步发生、同时实现。因此，相较于现有的盘（管）式曝气器，本发明可提高好氧生化池的处理能力，以及降低其所消耗的能量。

进一步地，斜杆上远离设备主体的一端通过滑套竖直滑动安装在固定杆上；斜杆的中部通过牵引绳连接有提升结构，且本发明可通过该提升结构的拉拽调整设备主体的下潜深度，同时其还能够提升整个充氧装置的实用性，使其适配多种池形与曝气需求。

进一步地，提升结构包括能够固定设置在曝气池顶面的固定底座，固定底座的上端竖直安装有承重杆，承重杆的顶部安装有放线杆，放线杆的一端设置有收线器，收线器上设置有旋柄；放线杆的另一端设置有定滑轮；牵引绳的一端缠绕在收线器上，牵引绳的另一端绕过定滑轮后与斜杆连接。这样本发明可通过旋转旋柄实现收线和放线操作，并灵活调整设备本体的下潜深度。

进一步地，固定杆外壁上固定安装有第一支撑块和第二支撑块，第一支撑块和第二支撑块均与曝气池内壁固定连接，滑套设置在第一支撑块和第二支撑块之间。此时，其可通过第一支撑块和第二支撑块将固定杆与曝气池内壁稳定连接在一起，并通过所设置的第一支撑块和第二支撑块限制滑套在固定杆上的滑动范围，确保整体装置的安全性。

进一步地，气液混合腔体的进气口连接有进气管路，进气管路的进气端能够连通鼓风设备的出气口；气液混合腔体的进液口连接有进液管路，进液管路的进液端与曝气池连通。此时本发明可通过进气管路将外界含有氧气的空气注入至气液混合腔体中，通过进液管路将曝气池中的池水注入至气液混合腔体中，且所注入的空气与池水在气液混合腔体混合后会形成气液混合物，该气液混合物会在潜水电机的驱动下进入集流罩，并在集流罩与叶轮共同作用下以微气泡形式进入曝气池，并激起池底积泥，从而使本发明在有效提升整个充氧装置的充氧效率和充氧速度的同时还能够实现推流作用。

进一步地，进气管路设置有流量阀，并通过该流量阀控制进气管路内空气的流量，进而调节水下负压所引入气量。

进一步地，进液管路设置有抽水泵和单向阀，并通过该抽水泵将曝气池内的泥水混合物吸入进液管路中，通过该单向阀保证池水单向流动，进而确保气液混合腔体的进液口只进不出，避免发生泄露的现象。另外，本发明通过设置单向阀和抽水泵，不仅可以确保气液混合腔体的混合能力，还能提升气液混合腔体的进液速率。

进一步地，集流罩的形状为喇叭状，集流罩上端口直径较小的一端与气液混合腔体连接，且集流罩上用来与气液混合腔体连接的一端设置有通孔，通孔以支撑杆为中心呈放射状均匀排列。这时，本发明可通过喇叭状结构的集流罩增强气泡的散出速率，使气液混合腔体内产生的气泡以射流推进方式排出集流罩；同时，在叶轮的旋转作用下，其可使气泡向外旋转的发散出去，从而起到充氧与推流相结合的作用，增强整体装置的充氧效率。

进一步地，支撑杆的外壁沿轴向设置有三层叶轮，三层叶轮沿远离气液混合腔体的方向依次从小到大排布，且小尺寸的叶轮可对气液混合腔体内释放的气液混合物进行切割，并使其产生微气泡（小于0.3mm），大尺寸的叶轮主要提供推动气液混合物的作用力，使其能够在叶轮切割产生微气泡的前提下有效利用气流的斜向冲击力，进而极大地提升氧气利用率并实现同步推流作用。

另一方面，本发明还提供了一种污水处理用充氧方法，采用上述污水处理用斜置式搅拌充氧装置，并包括以下步骤：

S1、转动旋柄，改变斜杆的高度，直至设备主体沉入曝气池中；

S2、启动鼓风设备和抽水泵，并通过进气管路将空气注入气液混合腔体中，通过进液管路将曝气池内的泥水混合物注入气液混合腔体中，并在气液混合腔体内将空气与泥水混合物进行混合；

S3、启动潜水电机，潜水电机的输出轴带动支撑杆上所设的叶轮旋转，此时，支撑杆上靠近气液混合腔体位置处的小尺寸叶轮对气液混合腔体内所释放的气液混合物进行切割，使其产生微气泡；支撑杆上远离气液混合腔体位置处的大尺寸叶轮将微气泡以射流推进方式射入曝气池底部，并使射流边界形成旋涡和紊流，以及使曝气池底部的积泥翻动，从而同步实现推流、搅拌、充氧。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

1、由于本发明选择斜向安装方式，其不仅可以对生化池内泥水混合物产生横向推力，使其同步实现搅拌和曝气功能，还可根据实际需求单独进行曝气或搅拌，进而有利于在高效处理污水的同时节约能耗；

2、在采用本发明所提供的装置进行充氧处理时，其所射出的含有液体的气流可搅起池底积泥，使得池内气、液、泥充分接触；同时，其所形成的混合流体呈螺旋状缓慢上升，以保证水体内溶氧度处于正常范围，大大提高氧利用率，保证好氧微生物在溶解氧充足的环境中高效分解有机物；

3、本发明将传统的被动曝气方式转变为“主动加被动”的曝气方式，即一方面，本发明可通过水下叶轮旋转产生负压，自动高效吸入空气，且提高充氧效率；另一方面，本发明设置了进气管与气液混合腔体，其可通过外接小功率鼓风机进行高效供气，极大地节约了电能消耗；

4、相较于传统的底部曝气盘（管）运行方向，由于本发明采用在生化池顶部悬挂安装的方式，本发明可在生化单元正常运行过程中安装，并最大程度的简化了管道供气方式，降低了基建费用与安装成本，同时还便于后期进行维护检修；

5、本发明配置简单、结构灵活，可以根据曝气池的池形进行适配性安装，方便快捷，易于拆装，结构稳定，同时也可重复使用，通用性强；

6、本发明坚固耐磨、抗腐蚀、噪声较小，使用寿命长，并且无需清池检修，更换简单，大大提高污水处理厂曝气池内稳定安全操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式的整体结构示意图；

图2为本发明具体实施方式的气液混合腔体底部结构示意图。

图中：1、曝气池；2、固定杆；3、滑套；4、斜杆；5、牵引绳；6、气液混合腔体；7、潜水电机；8、支撑杆；9、集流罩；10、设备底座；11、固定底座；12、承重杆；13、放线杆；14、旋柄；15、进气管路；16、进液管路；17、单向阀；18、抽水泵；19、通孔；20、第一支撑块；21、第二支撑块；22、叶轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

实施例一

如图1、图2所示，本实施例一提供了一种污水处理用斜置式搅拌充氧装置，其包括固定杆2，所述固定杆2的上下两端分别固定安装有第一支撑块20和第二支撑块21，所述第一支撑块20和第二支撑块21均与曝气池1内壁固定连接，并使所述固定杆2的下端贯穿至距池底50cm位置处。

在第一支撑块20和第二支撑块21之间，所述固定杆2的外侧套设有滑套3，所述滑套3竖直滑动安装在固定杆2上，且所述滑套3的一侧固定设置有斜杆4。所述斜杆4上远离固定杆2的一端安装有设备主体，所述斜杆4的中部通过牵引绳5连接有提升结构，且所述斜杆4及滑套3、设备主体可在该提升结构的作用下相对固定杆2滑动，所述设备本体的最低水下深度可根据固定杆2的设置高度来决定，以及根据固定杆2的设置高度来避免与池底发生磕碰。

具体地，所述提升结构包括能够固定设置在曝气池1顶面的固定底座11，所述固定底座11的上端竖直安装有承重杆12，所述承重杆12的顶部安装有放线杆13，所述放线杆13的一端设置有收线器，所述收线器上设置有旋柄14；所述放线杆13的另一端设置有定滑轮。所述牵引绳5的一端缠绕在收线器上，所述牵引绳5的另一端绕过定滑轮后与斜杆4连接。这时一方面本实施例一可通过旋转旋柄14带动收线器上的线筒进行转动，以实现收线和放线操作，进而实现上移或下移斜杆4及设备主体的目的。另一方面，由于本实施例一将固定底座11固定于曝气池1上方的地面，即使设备本体出现故障，其也可以直接在该提升结构的承托下起吊设备本体，并借助放线杆13的旋转将设备本体移至池岸进行检修。

另外，作为优选，本实施例一还可采用将承重杆12下端水平转动安装在固定底座11上的结构，或者直接采用可水平旋转的固定底座11结构，且这时其可通过旋转承重杆12或旋转固定底座11来带动放线杆13及斜杆4在水平内转动，并灵活调整斜杆4的方向和位置。

所述设备主体的下部设置有气液混合腔体6，所述气液混合腔体6的侧壁设置有进气口和进液口，且所述气液混合腔体6的进气口连接有进气管路15，所述进气管路15的进气端连通鼓风设备的出气口或连通外界空气，而且本实施例一还在进气管路15上设置有流量阀，并通过该流量阀控制进气管路15内空气的流量，进而调节水下负压所引入气量。所述气液混合腔体6的进液口连接有进液管路16，所述进液管路16的进液端与曝气池1连通，且所述进液管路16上设置有抽水泵18和单向阀17，这样其可通过该抽水泵18将曝气池1内的泥水混合物吸入进液管路16中，通过该单向阀17保证池水单向流动，进而确保气液混合腔体6的进液口只进不出，避免发生泄露的现象。

所述气液混合腔体6的上方设置有潜水电机7，所述潜水电机7的输出轴伸入气液混合腔体6内并传动连接有支撑杆8，所述支撑杆8的一端伸出气液混合腔体6后沿轴向设置有三层叶轮22，且所有的叶轮22沿远离气液混合腔体6的方向依次从小到大排布。

所述气液混合腔体6的下方设置有喇叭状的集流罩9，所述集流罩9罩设在叶轮22的外侧，且所述集流罩9上端口直径较小的一端与气液混合腔体6连接，所述集流罩9上用来与气液混合腔体6连接的一端设置有用来连通集流罩9内部空间和气液混合腔体6内部空间的通孔19，并使所述通孔19以支撑杆8为中心呈放射状均匀排列。

这样在采用本实施例一对曝气池1内的水进行曝气处理时，本实施例一可通过进气口和进液口将空气和曝气池1内的水引入的气液混合腔体6内并混合，通过潜水电机7所提供的动力驱使叶轮22进行旋转，并通过靠近气液混合腔体6位置处的小尺寸叶轮22对气液混合腔体6内所释放的气液混合物进行切割，使其产生微气泡（小于0.3mm），通过远离气液混合腔体6位置处的大尺寸叶轮22将微气泡以射流推进方式射入曝气池1底部，并使得射流边界能够形成旋涡和紊流，以使曝气池1底部的积泥能够翻动，进而使得该区域气、液界面更新速度极快，污水与氧气接触充分，氧利用率也较高；同时本实施例一还可在集流罩9与叶轮22共同作用下，保障气体扩散的方向与范围，可形成螺旋状搅动以延长气液接触时长，以及形成气浮以提高充氧性能；另外，在设备主体斜向安装方式的前提下，气流能够在进入池体后产生稳定的横向推力，实现推流与曝气同步发生、同时实现。因此，相较于现有的盘管式曝气器，本实施例一可提高好氧生化池的处理能力，节约能耗。

实施例二

本实施例二提供了一种污水处理用充氧方法，采用实施例一中所述污水处理用斜置式搅拌充氧装置，并包括以下步骤：

S1、转动旋柄14，改变斜杆4的高度，直至设备主体沉入曝气池1中；

S2、启动鼓风设备和抽水泵18，并通过进气管路15将空气注入气液混合腔体6中，通过进液管路16将曝气池1内的泥水混合物注入气液混合腔体6中，并在气液混合腔体6内将空气与泥水混合物进行混合；

S3、启动潜水电机7，潜水电机7的输出轴带动支撑杆8上所设的叶轮22旋转，此时，支撑杆8上靠近气液混合腔体6位置处的小尺寸叶轮22对气液混合腔体6内所释放的气液混合物进行切割，使其产生微气泡；支撑杆8上远离气液混合腔体6位置处的大尺寸叶轮22将微气泡以射流推进方式射入曝气池1底部，并使射流边界形成旋涡和紊流，以及使曝气池1底部的积泥翻动，从而同步实现搅拌、充氧。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种污水处理用斜置式搅拌充氧装置，包括能够安装在曝气池（1）内壁上的固定杆（2）；其特征在于，固定杆（2）上安装有斜杆（4），斜杆（4）上远离固定杆（2）的一端安装有设备主体，设备主体斜向安装，气流能够在进入池体后产生横向推力；设备主体设置有气液混合腔体（6），气液混合腔体（6）的侧壁设置有进气口和进液口，气液混合腔体（6）的下方设置有集流罩（9），集流罩（9）与气液混合腔体（6）连通；集流罩（9）的形状为喇叭状，集流罩（9）上端口直径较小的一端与气液混合腔体（6）连接，且集流罩（9）上用来与气液混合腔体（6）连接的一端设置有通孔（19），通孔（19）以支撑杆（8）为中心呈放射状均匀排列；气液混合腔体（6）的上方设置有潜水电机（7），潜水电机（7）的输出轴伸入气液混合腔体（6）内并传动连接有支撑杆（8），支撑杆（8）的一端伸出气液混合腔体（6）后沿轴向设置有至少两层叶轮（22），所有的叶轮（22）沿远离气液混合腔体（6）的方向依次从小到大排布，且所有的叶轮（22）位于集流罩（9）内；通过靠近气液混合腔体（6）位置处的小尺寸叶轮（22）对气液混合腔体（6）内所释放的气液混合物进行切割，使其产生微气泡，通过远离气液混合腔体（6）位置处的大尺寸叶轮（22）将微气泡以射流推进方式射入曝气池（1）底部；在集流罩（9）与叶轮（22）共同作用下，形成螺旋状搅动；斜杆（4）上远离设备主体的一端通过滑套（3）竖直滑动安装在固定杆（2）上；斜杆（4）的中部通过牵引绳（5）连接有提升结构；提升结构能够固定设置在曝气池（1）顶面。

2.根据权利要求1所述的污水处理用斜置式搅拌充氧装置，其特征在于，提升结构包括能够固定设置在曝气池（1）顶面的固定底座（11），固定底座（11）的上端竖直安装有承重杆（12），承重杆（12）的顶部安装有放线杆（13），放线杆（13）的一端设置有收线器，收线器上设置有旋柄（14）；放线杆（13）的另一端设置有定滑轮；牵引绳（5）的一端缠绕在收线器上，牵引绳（5）的另一端绕过定滑轮后与斜杆（4）连接。

3.根据权利要求1所述的污水处理用斜置式搅拌充氧装置，其特征在于，固定杆（2）外壁上固定安装有第一支撑块（20）和第二支撑块（21），第一支撑块（20）和第二支撑块（21）均与曝气池（1）内壁固定连接，滑套（3）设置在第一支撑块（20）和第二支撑块（21）之间。

4.根据权利要求1或2或3所述的污水处理用斜置式搅拌充氧装置，其特征在于，气液混合腔体（6）的进气口连接有进气管路（15），进气管路（15）的进气端能够连通鼓风设备的出气口；气液混合腔体（6）的进液口连接有进液管路（16），进液管路（16）的进液端与曝气池（1）连通。

5.根据权利要求4所述的污水处理用斜置式搅拌充氧装置，其特征在于，进气管路（15）设置有流量阀。

6.根据权利要求5所述的污水处理用斜置式搅拌充氧装置，其特征在于，进液管路（16）设置有抽水泵（18）和单向阀（17）。

7.根据权利要求1或2或3所述的污水处理用斜置式搅拌充氧装置，其特征在于，支撑杆（8）的外壁沿轴向设置有三层叶轮（22），三层叶轮（22）沿远离气液混合腔体（6）的方向依次从小到大排布。

8.一种污水处理用充氧方法，其特征在于，采用根据权利要求1-7任一所述的污水处理用斜置式搅拌充氧装置，包括以下步骤：

S1、转动旋柄（14），改变斜杆（4）的高度，直至设备主体沉入曝气池（1）中；

S2、启动鼓风设备和抽水泵（18），并通过进气管路（15）将空气注入气液混合腔体（6）中，通过进液管路（16）将曝气池（1）内的泥水混合物注入气液混合腔体（6）中，并在气液混合腔体（6）内将空气与泥水混合物进行混合；

S3、启动潜水电机（7），潜水电机（7）的输出轴带动支撑杆（8）上所设的叶轮（22）旋转，此时，支撑杆（8）上靠近气液混合腔体（6）位置处的小尺寸叶轮（22）对气液混合腔体（6）内所释放的气液混合物进行切割，使其产生微气泡；支撑杆（8）上远离气液混合腔体（6）位置处的大尺寸叶轮（22）将微气泡以射流推进方式射入曝气池（1）底部，并使射流边界形成旋涡和紊流，以及使曝气池（1）底部的积泥翻动。