CN204752347U

CN204752347U - 用于分散水中气泡的多孔板增氧装置

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Publication number: CN204752347U
Application number: CN201520530597.0U
Authority: CN
Inventors: 项义考; 楼江泽; 周继来; 刘学东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2025-07-21

Abstract

本实用新型涉及水质净化和水体增氧设备的技术领域，尤其是涉及一种与医药化工废水治理、生活废水治理、农业养殖增氧、鱼虾类运输和销售过程的供氧等行业有关，能够快速增加水体溶解氧的用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，包括至少两层由水底至水面间隔设置的多孔板，多孔板均设置于支撑架或支杆上，多孔板上均布有若干个通气孔，每个通气孔的孔径均相等，且每个通气孔的孔径均为0.5mm～3mm。利用多孔板增氧装置多次切割打散曝气装置鼓入水中的气泡，与流动水呈高密度接触碰撞，快速地把盛水容器中的缺氧水变成富含溶解氧之水。

Description

用于分散水中气泡的多孔板增氧装置

技术领域

本实用新型涉及水质净化和水体增氧设备的技术领域，尤其是涉及一种与医药化工废水治理、生活废水治理、农业养殖增氧、鱼虾类运输和销售过程的供氧等行业有关，能够快速增加水体溶解氧的用于分散水中气泡的多孔板增氧装置。

背景技术

水中溶解氧是水体中鱼虾类等所有生物能够生存的物质基础，如同人类依赖呼吸空气中的氧气，当水中缺小溶解氧时，就必须人为地采取曝气增氧措施，维持鱼虾类、好氧菌类的呼吸需要，以满足水产养殖、工业废水生化处理、景观水的水质净化需求。

曝气技术现状：当前采取的曝气增氧措施是利用电动机将压缩空气曝气，达到增加水中溶解氧的目的，按曝气方式可简单地分为表面曝气器和水下曝气器；表面曝气器有水车式曝气器、叶轮式曝气器；水下曝气器又可分为悬挂链曝气器、微孔曝气器和射流曝气器等。

影响曝气增氧效率的因素：曝气孔径、水深、温度、水体原有溶解氧浓度、曝气头大小、曝气管长度等因素有关。氧气的利用率与曝气孔径密切相关，曝气孔径越小,气泡直径也越小，单位体积内空气与水的接触面积越大，氧气利用率越高；水深越深压力越大，氧气溶解到水里的速度越快；初始溶解氧浓度越大，曝气空气氧气利用效率越低；饱和溶解氧浓度随温度下降而升高，水温越低，曝气空气时氧气利用率越高，但一般情况下，基本不考虑人工改变水体温度；曝气头越多、曝气管长度越长、气泡分布越均匀，曝气空气时氧气利用率越高。

提高曝气增氧效率的主要措施：考虑到曝气增氧效率与气泡大小关系最紧密，人们正在不断探索缩小曝气孔径来提高曝气增氧效率，利用不同的原材料和技术，制造出各种微孔曝气器，它是继水车式曝气器、叶轮式曝气器、小孔径曝气管或曝气盘之后的重要技术进步。

微孔曝气技术优缺点：微孔曝气器优点是氧气利用效率高，利用率可达到约30％，但存在微孔易堵塞、孔径越小喷射阻力越大的客观问题，如悬挂链微孔曝气器，在水深4.5m，管径Φ65，气孔密度达14000～15000个/m，阻力损失达3600Pa，行程气泡直径0.5mm～5mm，即气泡直径从0.5mm增大到5mm。

现有曝气技术共同点：主要考虑缩小气泡孔径，没有解决气泡上升过程中存在的气泡快速合并、孔径增大阻止氧气与水的溶解问题，直接降低了氧气的利用效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，解决了气泡上升过程中气泡快速合并、孔径增大的问题。

为实现上述的目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，包括至少两层由水底至水面间隔设置的多孔板，多孔板均设置于支撑架或支杆上，多孔板上均布有若干个通气孔，每个通气孔的孔径均相等，且每个通气孔的孔径均为0.5mm～3mm。利用多孔板增氧装置多次切割打散曝气装置鼓入水中的气泡，与流动水呈高密度接触碰撞，快速地把盛水容器中的缺氧水变成富含溶解氧之水。

技术原理：从缩小曝气孔径达到减小气泡孔径的技术原理改为阻止气泡快速合并、孔径增大的技术原理，具体是利用多张多层多孔板进行多次切割打散气泡的多孔板增氧装置；对于水位浅的容器，考虑增加多孔板层数，增加水深因素。

不同多孔板增氧装置的多孔板孔径、相邻层的多孔板之间的距离、多孔板的层数是不固定的，随目的和要求的不同而变化。

多孔板的组合特征：根据水的深度H来选择多孔板的层数N，多孔板相邻层之间的距离以气泡数量减半的距离L为参考依据，所需多孔板层数N＝H÷L-2，不管水的深或浅，多孔板层数大于或等于2层。根据水的深浅和水中微粒情况选择多孔板孔径，孔径选择范围为0.5mm～3mm，每层多孔板孔径以相同优先，盛水容器中多孔板的层数大于等于2层，盛水容器内相邻层多孔板之间的距离以等距优先。

通过采用上述技术方案，本实用新型所达到的技术效果为：引入了用多层多孔板多次切割打散气泡使水与气呈高密度接触碰撞的创新思路，达到了快速供氧的效果，使得多孔板增氧装置流出的水是饱和溶解氧水；在水体溶解氧接近饱和时，能使部分低氧时不能分解的有机物，也能被氧化分解，提高氧气的氧化能力，如冬天水体水清溶解氧浓度高，夏天水体水浑浊溶解氧浓度低缺氧。对于医药化工企业废水和城市污水处理厂废水，高浓度溶解氧条件下，单位体积内能养活更多的好氧细菌，能消化吸收分解更多的有机物，提高设备的处理能力；养殖塘提高溶解氧浓度后，鱼虾发病概率降低，生长速度加快,产量提高；鱼虾类运输、销售过程中提供高浓度溶解氧，能保持鲜活度，减小死亡率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的原理示意图。

图2为本实用新型的带有外壳的多孔板增氧装置的工作原理示意图。

图3为本实用新型的带有外壳的多孔板增氧装置的结构原理示意图。

图4为本实用新型的多孔板的结构原理示意图。

具体实施方式

参照图1～4，为本实用新型公开的一种用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，主要考虑如何解决气泡上升过程中气泡快速合并、直径增大的问题，采用多次切割打散气泡使水与空气呈高密度接触碰撞，同时考虑适当的水深、初始溶解氧浓度扩散和初始气泡分布均匀度问题，在选择切割材料孔径时考虑水体中颗粒物对气孔的堵塞问题。本实施例提供的用于分散水中气泡的多孔板增氧装置包括将盛水容器中的水循环流动的水循环装置10、通过曝气动力源11向水中鼓入气泡的曝气装置，曝气动力源连接有设于水底的曝气管12，曝气管12上设有若干个曝气孔20，曝气管12的上方设置有多孔板增氧装置，在企业污水处理生化曝气设备和城市污水处理厂，如曝气装置、水循环装置已经具备，则只须增加多孔板增氧装置，并将其合理优化设计就成为用于分散水中气泡的多孔板增氧装置；在某些鱼虾养殖塘或运输和销售过程，只有曝气装置，需要增加多孔板增氧装置和水循环装置。多孔板增氧装置要保持足够大的面积，使曝气装置、水循环装置的阻力较小，以水气逆向流动能正常运行为标准。曝气装置不必追求微孔曝气，采用多孔板多次切割打散，曝气孔径大小、曝气头多小、曝气管长度问题就不再是主要问题，自由度较大，只要适当地均匀分布曝气气体就能满足要求。只须普通的塑料软、硬管或不锈钢管，按适当的距离打孔，曝气孔的孔径为0.5mm～2mm较为合适。水循环装置适合于水体不流动的场合，如养殖塘和鱼虾类运输、销售过程的供氧，需要水泵在多孔板增氧装置、养殖塘或鱼虾桶之间形成水循环，也考虑到了初始溶解氧浓度问题，及时扩散溶解氧已经饱和的局部水体，及时补充缺氧水体，提高曝气空气氧气利用效率。

多孔板增氧装置包括至少两层由水底至水面间隔设置的多孔板13，多孔板13均设置于支撑架或支杆上(支撑架或支杆在图中未示出)，多孔板13上均布有若干个通气孔14，每个通气孔14的孔径均相等，且每个通气孔14的孔径均为0.5mm～3mm。作为优选，采用每个通气孔的孔径均为1mm～2mm的多孔板，而不采用更大孔径的多孔板或更细的滤网，当然孔径也可以是0.5mm或0.6mm或0.8mm或3mm。多孔板13都是机器自动冲孔完成的，不是人工打孔。机器自动冲孔可以使得每孔孔径大小和孔与孔之间的间距都极为的工整。当孔径为1mm时，1cm²方块内能打25孔，1m²方块内能打25×100×100＝25×10⁴孔；当孔径为2mm时，4cm²方块内能打25孔，1m²方块内能打25×100×100÷4＝6.25×10⁴孔；当孔径为3mm时，9cm²方块内能打25孔，1m²方块内能打25×100×100÷9＝2.78×10⁴孔。当1m³体积气体通过孔径为1mm的多孔板所产生的气泡数量是通过孔径为2mm的多孔板所产生的气泡数量的2³＝8倍，也是通过孔径为3mm的多孔板所产生的气泡数量的3³＝27倍。从气泡数量角度考虑，孔径越大越不利于溶解氧的吸收，基本上不考虑3mm以上多孔板；但是孔径越小，相同时间内通过相同体积的水所产生的阻力越大，加上水中有不同孔径的微粒、胶体或活性污泥等，一旦粘结后阻力会越来越大，直至停止工作，这里考虑了阻力和堵塞的因素，故优先选择每个通气孔的孔径均为1mm～2mm的多孔板。多孔板的材质，可以是不锈钢、塑料、镀锌板等。一般情况下，可以考虑适当增加多孔板增氧装置外壳的长度起到增加水深的效果，提高氧气溶解速度问题。

因此可知，要是本设备的性能稳定，则同一层内多孔板上的通气孔的孔径相等。当多孔板大于两层时，相邻层多孔板之间的间距以相等为优先选择，曝气管12位于多孔板最下层的下方，尽量发挥多孔板的切割作用。每层多孔板13上的通气孔14的孔径和数量均相等。当多孔板13大于两层时，相邻层多孔板13之间的间距相等，同时曝气管12与其相邻的多孔板13之间的间距与相邻层多孔板13之间的间距相等。曝气气泡在上升过程中存在相互快速合并、孔径增大的自然规律。例如：当10000个孔径1mm的气泡在1m²范围内同时密集出来往上升时，随着上升高度的增加，气泡的数量成几何级减小，气泡的孔径按几何定律增大，如每上升300mm气泡的数量减半，气泡的孔径加大，则升高2100mm后，气泡的数量变为78个，孔径变为5.04mm，如每隔300mm设置孔径1mm的多孔板，则在300mm之前，气泡的数量变为5000个，在300mm之后，气泡的数量仍变为10000个，共设置6层多孔板，到达2100mm时，气泡的数量还有5000个，中间在5000和10000之间变化。很明显，曝气在经过多层多孔板的切割打散后，氧气的利用率将显著提高，多孔板的层数由实际情况决定，这里仅作简单的举例说明。但是一般情况下，根据盛水容器形状、深度H选择多孔板形状、层数N。当盛水容器形状为长方形时，就选择长方形多孔板，面积大于1000×2000时选择多张多孔板；当盛水容器形状为圆形且直径大于1000时，就选择长方形和圆形组合；当盛水容器形状为圆形且直径小于1000mm时，就选择在长方形板材中切割成圆形或定做固定直径的圆形多孔板。多孔板每层之间的距离以气泡数量减半的距离L为参考依据，所需多孔板层数N＝H÷L-2，不管盛水容器深或浅，多孔板层数大于等于2层。根据盛水容器深浅和水中微粒情况选择多孔板孔径，每层多孔板孔径以相同优先，盛水容器中多孔板的层数大于等于2层，盛水容器内各层多孔板距离以均匀分布优先。

根据影响曝气增氧效率的因素，水深是影响曝气增氧效率的重要因素，水越深，压力越大，曝气量相同时，曝气空气氧气利用效率越高。如盛水容器水深在1米以上，可以直接设置多层多孔板，曝气源在盛水容器内尽量均匀分布即可；当然可以在一些情况下将曝气管12和多孔板增氧装置设于外壳15内，多孔板增氧装置上侧的外壳15上设有进水口16或出水口、下侧的外壳15上设有出水口17或进水口，外壳15下侧的出水口17或进水口的一侧设有鼓气孔18，曝气管12通过鼓气孔18与曝气动力源11连接，如盛水容器水深小于1米，则可以用2～6米长的圆管或方管作为多孔板增氧装置的外壳，其中设置多层多孔板，曝气源分布在外壳底部，另增加水泵使缺氧水从外壳底部或上部流动，进出口水位保持接近，减小液位差势能；对于鱼虾类运输和销售过程的供氧，受场地限制，则外壳长度可以相应地缩短到小于2米。外壳15的顶部设有可开关闭的出气孔19。外壳15的截面形状为圆形或方形，多孔板13的形状与外壳的形状相同。进水口、出水口、鼓气孔以及出气孔上分别设有控制开闭的开关。

根据影响曝气增氧效率的因素，水体原有溶解氧浓度是影响曝气增氧效率的重要因素，初始溶解氧浓度越大，曝气空气氧气利用效率就越低；如要使水体溶解氧接近饱和，如采用其它方法增氧，由于吸收效率降低，可能曝气成本增加很多，如采用用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，则能较容易地低成本完成。当初始溶解氧浓度接近零时，曝气空气氧气利用效率最高。在对缺氧水体曝气增氧时，维持水体的适当流动，及时扩散局部的初始溶解氧，有利于提高增氧速度。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，其特征在于：包括至少两层由水底至水面间隔设置的多孔板，多孔板均设置于支撑架或支杆上，多孔板上均布有若干个通气孔，每个通气孔的孔径均相等，且每个通气孔的孔径均为0.5mm～3mm。

2.根据权利要求1所述的用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，其特征在于：所述每层多孔板上的通气孔孔径和数量均相等。

3.根据权利要求2所述的用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，其特征在于：所述多孔板层数多于两层，相邻层的多孔板之间的间距相等。

4.根据权利要求1～3任一项所述的用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，其特征在于：所述多孔板的层数＝水深÷气泡数量减半的距离-2。

5.根据权利要求1～3任一项所述的用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，其特征在于：所述每个通气孔的孔径均为1mm～2mm。

6.根据权利要求1～3任一项所述的用于分散水中气泡的多孔板增氧装置，其特征在于：所述每个通气孔的孔径均为0.6mm～3mm。