CN207046961U - 一种自吸式液膜增氧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于水体增氧设备技术领域，具体涉及一种自吸式液膜增氧装置，包括增氧单元和空气鼓风机，增氧单元包括进水管和总出水管，进水管为多个，进水管均布设置在总出水管的圆周上，进水管内部设置有曝气头和蜂窝管填料，曝气头设置在蜂窝管填料的下方，曝气头的下端设置有曝气管，曝气管与空气鼓风机连接，本实用新型利用空气鼓风机将空气输送至水体，经过管内部增加蜂窝管填料来提高气体在水中的传质速率和传质效率，从而实现水体增氧，它改变传统的水体曝气方式，极大地提高了曝气效率，减少了能耗。
Description
技术领域
本实用新型属于水体增氧设备技术领域，具体涉及一种自吸式液膜增氧装置。
背景技术
从上世纪 50 年代开始，西方各国先后采取措施治理水体富营养问题，并且发现人工辅助增氧是一种见效快、不会引入新污染的良好治理手段。我国从 20世纪80年代开始，由于经济高速发展和水环境保护工作相对滞后的缘故，地表水水质不断恶化，日益严重的水体富营养化问题造成水质发黑发臭、引起视觉污染，许多水体生态环境近于崩溃的边缘。虽然人工曝气修复工程在水体富营养化的治理过程中已经开展近50年的时间，现有的人工曝气增氧方式主要是采用动力带动气泵，将空气压入铺设于水体底的充气管中，充气管上有许多密集小孔，使空气扩散到水中，增加水体溶氧量，但是上述方法使得大量空气以气泡的形式从水面逸出，溶氧不充分，增氧效率低，能源消耗大，使用成本高。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，而提供的一种自吸式液膜增氧装置，该装置利用空气鼓风机将空气输送至水体，经过管内部增加蜂窝管填料来提高气体在水中的传质速率和传质效率，从而实现水体增氧，它改变传统的水体曝气方式，极大地提高了曝气效率，减少了能耗。
本实用新型是这样实现的：一种自吸式液膜增氧装置，包括增氧单元和空气鼓风机，其特征在于：所述的增氧单元包括进水管和总出水管，进水管为多个，进水管均布设置在总出水管的圆周上，进水管内部设置有曝气头和蜂窝管填料，曝气头设置在蜂窝管填料的下方，曝气头的下端设置有曝气管，曝气管与空气鼓风机连接。
所述的蜂窝管填料固定设置在进水管内，蜂窝管填料由一些小管径的管道平行排列而成，使上升的水体在此处产生液膜层。
所述的进水管为5个。
所述的曝气头为膜片式微孔曝气器。
所述的空气鼓风机与曝气管的连接处设置有单向阀。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、该装置管内部增加了蜂窝管填料，使得气泡与气泡间的接触机会变小，小气泡合并成大气泡的几率也变小，这样气液间的接触面积就会变大，同时气泡会被蜂窝管填料阻挡切割作用也会提高气液间的传质系数，因此增氧单元在浅水域的增氧效果能和深水域的传统曝气石增氧效果相当，这样在浅层安装、运行维护方面具有更加好的便利性；
2、由于增氧管布置在浅水域，这样就可以选择功率、风压更小的鼓风机，实现低能耗、避免二次污染的特点；
3、由于该装置结构简单，所以成本低廉，对于实现大规模的生产安装具有价格优势。
附图说明
图1为一种自吸式液膜增氧装置的结构示意图
图2为增氧单元进水管的剖视图
图3为不同管径下增氧单元的KLat（20℃）值
图4为不同管径下增氧单元的EL值
图5为不同管径下增氧单元的Ep值
图中：1-增氧单元，2-曝气管，3-单向阀，4-空气鼓风机，5-总出水管，6-蜂窝管填料，7-进水管，8-曝气头。
具体实施方式
实施例1，如图1、图2结构所示，一种自吸式液膜增氧装置，包括增氧单元1和空气鼓风机4，所述的增氧单元1包括进水管7和总出水管5，进水管7为5个，进水管7均布设置在总出水管4的圆周上，进水管7内部设置有曝气头8和蜂窝管填料6，蜂窝管填料6固定设置在进水管7内，蜂窝管填料6由一些小管径的管道平行排列而成，使上升的水体在此处产生液膜层，曝气头8设置在蜂窝管填料6的下方，曝气头8可为膜片式微孔曝气器，曝气头8的下端设置有曝气管2，曝气管2与空气鼓风机4连接，空气鼓风机4与曝气管2的连接处设置有单向阀3。
本实用新型在使用时，将自吸式液膜增氧装置漂浮于水体表面，设备运行时曝气头将空气鼓风机输送的空气切割成微小气泡，小气泡在上升的过程中会在水体周围形成局部的流场，液体在气体的扰动下具有向上的运动趋势，并使曝气头周围的缺氧水提升到每个增氧单元进水管的内部，实现对缺氧水的增氧效果，总出水管将增氧后的水体引导到其它的贫氧区域，实现水循环，由于管内部增加蜂窝管填料，气泡与气泡间的接触机会变小，小气泡合并成大气泡的几率也变小，这样气液间的接触面积就会变大，同时气泡会被蜂窝管填料阻挡切割作用也会提高气液间的传质系数，极大地提高了曝气效率。
实施例2，根据实验确定本实用新型的最佳尺寸参数后与传统增氧装置在同等条件下做性能比较，实验条件及实验步骤如下：
实验条件：
实验条件
进水管内径 D 150 mm，50 mm
增氧深度 HA 20 cm，30 cm，40 cm
蜂窝材料管径 d 15 mm，20 mm，25 mm，30 mm
蜂窝材料长度 L 5 cm，10 cm，15 cm
液面上高度 HU 0 cm
空气流量 Qq 5 L/min，15 L/min，30 L/min
实验步骤：
(1) 在试验水池中注入自来水至预定水深, 将溶氧仪探头置于池中心1/2 水深处, 用溶氧仪测定池水中溶解氧浓度C。
(2) 测量大气温度和池水温度。
(3) 计算投加亚硫酸钠和催化剂氯化钴的用量。
(4) 用温水将氯化钴和亚硫酸钠溶解后，由池顶均匀撒入水中，适当搅拌。
(5) 等待药剂与水中溶解氧反应，直到池内溶解氧降至零并稳定后，启动空气泵，开始正常曝气。
(6) 每隔10S记录相应的溶解氧读数C，持续15min 为止。
(7) 变换试验条件，重复以上步骤。
(8)记录实验条件，实验数据，计算出KLat（20℃），EL，EA等参数。其中亚硫酸钠作为除氧剂，氯化钴作为催化剂。
不同参数下的实验数据：
1、自吸式增氧装置的增氧单元的进水管内径D对于增氧效果的影响
根据实验步骤采用非稳态法，在清水条件下，水位高度H为50 cm，反应器内清水有效体积为60L，根据实测水中DO值计算出脱氧剂亚硫酸钠投加量和催化剂COCl2的投加量。利用溶解氧仪实时测量曝气水体中的溶解氧浓度并计算氧总传质系数KLat(20℃)，充氧能力EL，动力效率EP三个指标，三者结果如图3-图5。
可以看出，D=50 mm 时的氧总传质系数 KLat（20℃），充氧能力 EL，动力效率 EP值明显高于 D=150 mm 时的值，因此自吸式增氧设备的 H 型增氧单元进水管管径选择 D=50 mm。
2、自吸式增氧装置的增氧单元通气量对于增氧效果的影响
一般而言，氧的总传质系数KLat随曝气量的增加而变大。在通气量较低时，提高曝气量可以显著的提高氧的总传质系数KLat，但曝气的增加量与KLat并不是成简单线性关系。随着曝气量的增加，水体内部的气泡密度会慢慢增加，气相对液相的扰动会加剧，从而促进气泡中气体穿过气液接触面进入液相的过程。但是随着曝气量的不断增加，KLat值的增加速度会慢慢变得较为平缓，所以当曝气量过大的时候，不仅不会显著增加曝气效果，反而还会造成电力能源的消耗和通气量的浪费，因此选择合适的通气量具有现实意义。在相同的实验条件下自吸式增氧装置通气量选择为15 L/min。
3、自吸式增氧单元中蜂窝管填料对于增氧效果的影响
在提高曝气技术的过程中，除了改变空气量和空气扩散方式，还包括增加网格填料或蜂窝管填料来提高曝气增氧过程中的氧转移率和氧转移系数。所以考虑在本实验的自吸式增氧装置的每个增氧单元的进水管内添加蜂窝管填料来提高增氧效果。
4、自吸式增氧单元与传统增氧装置性能比较
对于自吸式增氧装置的增氧单元，确定最佳尺寸参数，即通气量为15 L/min，D=50mm，d=25 mm，L=10 cm，HA=40 cm。做如下对比实验：
实验条件：Qg=15 L/min，HA=40 cm，实验数据如表1。
表1：增氧单元与传统曝气石性能比较
| 传统曝气石 | 增氧单元 | |
| KLat（20℃） | 8.1 h-1 | 9.4 h-1 |
| 充氧能力EL | 0.0045kgO2/h | 0.0052 kgO2/h |
| 动力效率EP | 0.045kgO2/kwh | 0.052 kgO2/kwh |
根据实验数据可以知道，自吸式增氧装置的增氧单元和传统曝气石装置相比较，在相同的通气量，相同的曝气深度的情况下，自吸式增氧设备的氧总传质系数KLat（20℃），充氧能力EL 和动力效率 EP 都高于传统值，自吸式增氧设备氧总转移系数值 KLat（20℃）比传统值提高了16%，充氧能力值EL提高15%。对于日处理水流量，从传统的15.7 m³/d提高到18.5 m³/d，处理能力提高15%。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用以限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种自吸式液膜增氧装置，包括增氧单元和空气鼓风机，其特征在于：所述的增氧单元包括进水管和总出水管，进水管为多个，进水管均布设置在总出水管的圆周上，进水管内部设置有曝气头和蜂窝管填料，曝气头设置在蜂窝管填料的下方，曝气头的下端设置有曝气管，曝气管与空气鼓风机连接。
2.根据权利要求1所述的一种自吸式液膜增氧装置，其特征在于：所述的蜂窝管填料固定设置在进水管内，蜂窝管填料由一些小管径的管道平行排列而成，使上升的水体在此处产生液膜层。
3.根据权利要求1所述的一种自吸式液膜增氧装置，其特征在于：所述的进水管为5个。
4.根据权利要求1所述的一种自吸式液膜增氧装置，其特征在于：所述的曝气头为膜片式微孔曝气器。
5.根据权利要求1所述的一种自吸式液膜增氧装置，其特征在于：所述的空气鼓风机与曝气管的连接处设置有单向阀。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201720732154.9U CN207046961U (zh) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | 一种自吸式液膜增氧装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201720732154.9U CN207046961U (zh) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | 一种自吸式液膜增氧装置 |
Publications (1)
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| CN201720732154.9U Active CN207046961U (zh) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | 一种自吸式液膜增氧装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115403132A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-11-29 | 华能青岛热电有限公司 | 一种海水源循环水的溶解氧快速提升系统及工艺 |
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2017
- 2017-06-22 CN CN201720732154.9U patent/CN207046961U/zh active Active
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| CN115403132B (zh) * | 2022-10-11 | 2024-02-23 | 华能青岛热电有限公司 | 一种海水源循环水的溶解氧快速提升系统及工艺 |
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