CN204125231U - 一种磁分离富氧曝气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁分离富氧曝气装置，包括富氧收集器、空压机、连接软管、曝气头。富氧收集器利用空气中氧具有顺磁性、氮具有逆磁性的原理，通过外加磁场实现空气中氧氮分离和氧的富集，富集的氧气通过软管从空压机的进气口进入空压机，经压缩后到达曝气头，从而实现富氧曝气、净化水质的目的。本实用新型具有能耗低、结构简单、无噪音、可小型化、污水处理效果好、可明显促进水中溶氧量等显著的优势。

Description

一种磁分离富氧曝气装置

技术领域

本实用新型涉及到一种曝气装置，更具体地说，它涉及一种富氧曝气装置，尤其是指利用富氧来进行水体治理或水产养殖技术中的磁分离富氧曝气装置。 

背景技术

曝气是污水好氧生物处理系统中一个重要的工艺流程，也是水产养殖领域改善水质的关键环节之一。它的作用是向水中充氧，供应微生物分解氧化有机物时所需的氧气，使活性污泥处于悬浮状态，通过泥、水、气三相的充分接触，保证活性污泥充分利用水中的溶解氧来分解有机污染物和含氮、磷的营养物。因此，曝气效果的好坏极大地影响生物处理系统的效率。 

表示曝气装置技术性能的主要指标是动力效率、氧利用效率和氧的转移效率。目前，国内所使用的曝气装置或设备，主要是鼓风曝气器。该类设备是将空气直接排入水中，这类设备的特点是：曝气量大，但氧的利用效率低。这不但影响污水的处理效率，而且相对增加了设备的动力消耗。最近，美国克鲁格公司实用新型了一种新的曝气污水处理技术——富氧曝气污水处理工艺（OASES），不但在美国国内得到应用，而且先后在日本、韩国、台湾等国家和地区得到技术许可。该曝气技术特点之一是：通过制氧设备获得氧气，然后通过排气装置将氧气输入到污水中，供污水生化利用。此工艺中的曝气装置具有制氧效率高、氧与污水混合充分，氧的利用率高，相对动力能耗低等特点。 但此种方法需要专用制氧设备，设备投资高，生产成本大，一般只适用于对氧要求高的场所，同时体积庞大，无法广泛应用于民用领域。而在污水处理领域，并不需要纯度特别高的氧气。因此，寻找一种经济适用、简便可靠、氧含量相对较高的富氧曝气途径非常必要。 

现代新兴科学——磁空气动力学指出气体运动具有磁效应，顺磁性气体（如氧气）和逆磁性气体（如氮气）在梯度磁场中流动时会发生磁致行为而改变其流动方向，由于氧气具有较高的磁化率（μ=+146），能向磁场中强磁区流动并富集在其周围形成富氧气体。相反，氮气的磁化率极低（μ=-0.083），受磁极排斥而向弱磁区流动。空气中主要成分为氧和氮，其体积比分别为21%和78%。如果能利用氧氮的磁性之差，就可以从空气中制取比原来氧气浓度高的富氧空气，从而大大提高曝气过程中氧的转移效率和氧的利用效率。 

实用新型内容

为解决现有的普通曝气装置氧利用率低，而富氧曝气污水处理装置体积大、占地广、投资大的问题，本实用新型提供了一种一种磁分离富氧曝气装置，本装置利用氧分子和氮分子磁性之差，通过强磁梯度场作用于空气中的氧分子，洛伦兹力使氧分子正、负电中心位移进一步加大，使整个氧分子介质取向极化，向磁场中心靠近，并通过富氧出口进入空压机，经压缩后达到富氧曝气的目的，具有氧气利用率高、体积小和投资少等特点。 

本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种磁分离富氧曝气装置，包括富氧收集器、空压机和曝气头，其中，富氧收集器产生的富氧通过软管进入空压机内被压缩后通过曝气头送入污水中，所述富氧收集器具有一个内部中空的壳体，在壳体内设有磁场区，磁场区的中部位置具有贯通磁场区的气体通道，气体通道的两端分别为空气入口端和空气排出端，空气排出端上连接有富氮出口和富氧出口，且富氮出口用于排出气体通道中心位置的气体，富氧出口用于排出气体通道边缘位置的气体。 

进一步的，所述磁场区由环状阶梯型磁铁构成，环状阶梯型磁铁的中部为气体通道，开口大的一端为空气入口端，开口小的一端上连接有富氮出口和富氧出口。 

更进一步的，所述环状阶梯型磁铁为永久磁铁或电磁铁。 

更进一步的，所述气体通道的空气排出端上设有氧氮分离机构，所述氧氮分离机构具有一个接入气体通道的空心导引体，导引体的中部位置设置有导引管，该导引管与气体通道的中部位置对应以排出由气体通道中心通过的气体，导引管的末端为富氮出口；在导引体的内壁和导引管的外壁之间为富氧通道，富氧通道的末端为与软管连接的富氧出口。 

更进一步的，所述曝气头由PE材料烧结而成。 

本实用新型中，由于在富氧收集器内设有磁场区，当空气进入富氧收集器后，磁场区对空气进行磁化，因空气中氧分子具有顺磁性，而氮分子具有逆磁性，因而氧分子大量聚集靠近磁场区并向前流动，从富氧出口排出，而氮分子则受到磁场的排斥，沿中间部位向前流动，从富氮空气出口排出，由富氧空气收集管收集的气体含量在25%-35%左右，且磁化迅速，从而实现了快速高效收集富氧空气的目的。 

有益效果：本实用新型的磁分离富氧曝气装置与现有技术相比具有以下优点： 

1）结构简单，采用磁场对空气进行磁化从而制取富氧，不增加额外动力消耗，成本和价格低，设备体积小；

2）本装置使用制取的富氧进行曝气，大幅度提高了氧气的利用率和曝气的工作效率；

3）由于磁场区由环状阶梯型磁铁构成，环状阶梯型磁铁的中部为气体通道，开口大的一端为空气入口端，开口小的一端上连接有富氮出口和富氧出口，这样使得磁场的强度从空气入口到另一端逐渐增强，形成内部梯度场，因此能有效利用强磁场吸引顺磁性气体（氧）、排斥逆磁性气体（氮），其作用后分离空气的效果更佳，效率更高；

4）本实用新型采用磁铁无需定期更换，使用寿命长，可靠性高，一经投入即可永久使用，因此投资可以忽略不计。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图； 

附图标记：1、富氧收集器，101、壳体，102、磁场区，103、气体通道，104、富氮出口，105、富氧出口，2、空压机，3、曝气头，4、软管，5、氧氮分离机构，501、导引体，502、导引管。

具体实施方式

    下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的阐述。 

如图所示，一种磁分离富氧曝气装置，包括富氧收集器1、空压机2和曝气头3，其中，富氧收集器1产生的富氧通过软管4进入空压机2内被压缩后通过曝气头3送入污水中，所述富氧收集器1具有一个内部中空的壳体101，在壳体101内设有磁场区102，磁场区102的中部位置具有贯通磁场区102的气体通道103，气体通道103的两端分别为空气入口端和空气排出端，空气排出端上连接有富氮出口104和富氧出口105，且富氮出口104用于排出气体通道103中心位置的气体，富氧出口105用于排出气体通道103边缘位置的气体。 

以上为本实用新型的基本实施方式，可在以上基础上作进一步的改进或限定： 

如，所述磁场区102由环状阶梯型磁铁构成，环状阶梯型磁铁的中部为气体通道103，开口大的一端为空气入口端，开口小的一端上连接有富氮出口104和富氧出口105，所述环状阶梯型磁铁为永久磁铁或电磁铁；

又如，所述气体通道103的空气排出端上设有氧氮分离机构5，所述氧氮分离机构5具有一个接入气体通道103的空心导引体501，导引体501的中部位置设置有导引管502，该导引管502与气体通道103的中部位置对应以排出由气体通道103中心通过的气体，导引管502的末端为富氮出口104；在导引体501的内壁和导引管502的外壁之间为富氧通道，富氧通道的末端为与软管4连接的富氧出口105。

本实用新型所述的曝气头3由PE材料烧结而成。 

工作时，开启空压机2，因负压的作用，空气从空气入口端被吸入富氧收集器1并通过贯通磁场区102的气体通道103，在空气经气体通道103穿过磁场区102时，空气被磁化。由于氧气具有顺磁性，氮气具有抗磁性，在磁场的作用下，空气中的氧气贴向磁场区102，沿磁场区102和气体通道103的边界处向前流动，从富氧出口105流出，而富氮空气则从中间进入富氮出口104，排放到大气中。富氧空气经过富氧出口105通过软管4进入到空压机2中，经压缩后从空压机出口经连接软管输送至曝气头3，对污水进行富氧曝气处理，或对水产养殖场进行富氧输送。 

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。 

Claims (5)

1.一种磁分离富氧曝气装置，包括富氧收集器（1）、空压机（2）和曝气头（3），其中，富氧收集器（1）产生的富氧通过软管（4）进入空压机（2）内被压缩后通过曝气头（3）送入污水中，其特征在于：所述富氧收集器（1）具有一个内部中空的壳体（101），在壳体（101）内设有磁场区（102），磁场区（102）的中部位置具有贯通磁场区（102）的气体通道（103），气体通道（103）的两端分别为空气入口端和空气排出端，空气排出端上连接有富氮出口（104）和富氧出口（105），且富氮出口（104）用于排出气体通道（103）中心位置的气体，富氧出口（105）用于排出气体通道（103）边缘位置的气体。

2.根据权利要求1所述的一种磁分离富氧曝气装置，其特征在于：所述磁场区（102）由环状阶梯型磁铁构成，环状阶梯型磁铁的中部为气体通道（103），开口大的一端为空气入口端，开口小的一端上连接有富氮出口（104）和富氧出口（105）。

3.根据权利要求2所述的一种磁分离富氧曝气装置，其特征在于：所述环状阶梯型磁铁为永久磁铁或电磁铁。

4.根据权利要求1所述的一种磁分离富氧曝气装置，其特征在于：所述气体通道（103）的空气排出端上设有氧氮分离机构（5），所述氧氮分离机构（5）具有一个接入气体通道（103）的空心导引体（501），导引体（501）的中部位置设置有导引管（502），该导引管（502）与气体通道（103）的中部位置对应以排出由气体通道（103）中心通过的气体，导引管（502）的末端为富氮出口（104）；在导引体（501）的内壁和导引管（502）的外壁之间为富氧通道，富氧通道的末端为与软管（4）连接的富氧出口（105）。

5.根据权利要求1所述的一种磁分离富氧曝气装置，其特征在于：所述曝气头（3）由PE材料烧结而成。