CN213112693U - 环隙进气的射流曝气臂及其集成式射流曝气器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环隙进气的射流曝气臂及其集成式射流曝气器,包括沿射流方向独立设置并具有同一中心轴线的第一臂体和第二臂体；第一臂体上设有进水腔和一级喷嘴，进水腔内具有用于增加液相紊乱流动程度的旋流分布器，渐收变径的一级喷嘴位于旋流分布器的出口一侧，第一臂体端部具有用于组成气流通道的锥面；第二臂体具有相通的气液两相混合的混合腔室和二级喷嘴，第二臂体端部具有组成气流通道的锥孔，第一臂体的锥面与第二臂体的锥孔之间的间隙形成用于增加气相流速的环隙进气道，倾斜的环隙进气道与混合腔室相通。本实用新型能大幅增强气液两相的湍动程度，提高氧在液相中的传质效率及动力效率，并降低使用能耗，提升污水处理效率。

Description

环隙进气的射流曝气臂及其集成式射流曝气器

技术领域

本实用新型涉及一种环隙进气的射流曝气臂及其集成式射流曝气器，属于水处理技术领域。

背景技术

在污水处理行业内，曝气是指将空气中的氧强制向液体中转移的过程，其目的在于增加水中的溶解氧，同时曝气还能有效防止池内悬浮体的下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧的接触效果，从而保证生物池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中的有机物进行氧化分解。曝气器是给排水曝气充氧的必要设备，目前曝气方式主要有机械曝气、鼓风曝气及射流曝气。射流曝气作为继鼓风曝气、机械曝气之后的第三种曝气方式，以其结构简单、曝气效率高、基建投资少等优点在工程上得到广泛应用。

射流曝气是利用射流曝气器将气流或气—液混合流导入曝气池以增加液体中氧含量的系统。射流曝气器既不是一种气泡扩散装置，也不是一种机械曝气设备，而是介于这二者之间的一种曝气设备，利用气泡扩散和水利剪切这两个作用达到曝气和混合的目的。

常规的集成式射流曝气器由曝气基座和曝气臂组成，其曝气基座包括气腔和水腔，气腔设有进气口，水腔底端设有进水口，水腔与循环水系统连接，气腔与鼓风系统连接，水腔和气腔通过隔板隔开，液相通过一级喷嘴进入曝气臂主体混合腔室，一级喷嘴处高速喷出的液体产生的负压，将气相从侧管进气口吸入，气液两相在混合腔室内接触混合并进行气液传质，最后经出口喷出，完成液相中的充氧过程。但现在曝气臂的进气口为圆孔进气结构，混合腔室内的气相传质仅在气液两相表面进行，氧的传质效率较低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能大幅增强气液两相的湍动程度，提高氧在液相中的传质效率及动力效率，并降低使用能耗，能提升污水处理效率的环隙进气的环隙进气的射流曝气臂及其集成式射流曝气器。

本实用新型为达到上述目的的技术方案是：一种环隙进气的射流曝气臂,其特征在于：包括沿射流方向独立设置并具有同一中心轴线的第一臂体和第二臂体；

所述的第一臂体上设有进水腔和一级喷嘴，所述的进水腔内具有用于增加液相紊乱流动程度的旋流分布器，渐收变径的一级喷嘴位于旋流分布器的出口一侧，且第一臂体端部具有用于组成气流通道的锥面；

所述的第二臂体具有相通的气液两相混合的混合腔室和渐收变径的二级喷嘴，且第二臂体端部具有组成气流通道的锥孔，第一臂体的锥面与第二臂体的锥孔之间的间隙形成用于增加气相流速的环隙进气道，且倾斜的环隙进气道与混合腔室相通。

本实用新型为达到上述目的的技术方案是：一种集成式射流曝气器，其特征在于：包括多个环隙进气的射流曝气臂，还包括曝气基座，所述的曝气基座一端具有与供风系统连接的进气管法兰、另一端与供液系统连接的进水管法兰，且曝气基座内设有内隔板将水腔与气腔分隔，曝气基座的周向均布有多个孔道以及孔径大于孔道的柱状气道，内隔板上均布有多个分气孔分别与各自的柱状气道相通，各射流曝气臂的第一臂体和第二臂体密封安装在对应的孔道处，曝气基座内的水腔与各第一臂体的进水腔相通，曝气基座内的气腔经各分气孔以及柱状气道与环隙进气道相通。

本实用新型的射流曝气臂采同一中心轴线且独立的第一臂体和第二臂体，第一臂体的进水腔内具有用于增加液相紊乱流动程度的旋流分布器，当液相进入曝气臂内，能增加进入液相的紊乱流动程度，大幅减少了液相与曝气臂内壁的层流边界层厚度，提升了进入液相的湍流动能及耗散率，有利于后续混合腔室内气相在液相中的分布及气液传质过程。本实用新型将第一臂体的锥面与第二臂体的锥孔之间的间隙形成用于增加气相进入混气室流速的环隙进气道，使环隙进气道能绕曝气臂轴向方向体倾斜设置，而分体结构的第一臂体和第二臂体方便改变环隙进气道的宽度，能根据污水处理量以及污水性质来调节环隙进气道的宽度，能适用不同的污水处理系统。本实用新型的射流曝气臂采用环隙进气道结构，大幅度增加气相进入混合腔室的流速，增强气相对液相的脉动冲击与动量传递，加大了湍流动能及两相间的湍动程度；同时通过该环隙进气道构造，气相进入混合腔室内的横截面积被极大缩减，这有利于加大液相对气相的剪切程度，在极高剪切力的作用下，气相一旦进入环隙入口处就被液相切割压碎成更小的气泡，并随液相一同进入混合腔室，可使混合腔室中的气泡直径密度分布大幅减小，提高氧在液相中的传质效率及动力效率。本实用新型在第一臂体上采用了渐收变径的一级喷嘴，液相压力跳跃显著增强，混合腔室内的气液两相通过变径的二级喷嘴中高速喷出，提高了氧气在液相中的传质效率及动力效率。本实用新型的射流曝气臂和集成式射流曝气器能大幅提高氧在液相中的传质效率及动力效率，降低使用能耗，故能提升污水处理效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。

图1是本实用新型环隙进气的射流曝气臂的结构示意图。

图2是本实用新型环隙进气的射流曝气臂的剖视结构示意图。

图3是本实用新型集成式射流曝气器的结构示意图。

图4是图3的A-A剖视结构示意图。

图5是图4的I处放大结构示意图。

图6是本实用新型的旋流分布器的立体结构示意图。

图7是本实用新型的旋流分布器的正视结构示意图。

其中：1—第二臂体，1-1—轴径段，1-2—锥孔，1-3—二级喷嘴，1-4—混合腔室，1-5—第二环槽，2—第一臂体，2-1—锥面，2-2—一级喷嘴，2-3—出水腔，2-4—第一环槽，2-5—进水腔，3—旋流分布器，3-1—基环，3-2—旋流叶片，4—环隙进气道，5—曝气基座，5-1—进水管法兰，5-2—孔道，5-21—第一孔段，5-22—第二孔段，5-3—水腔， 5-4—分气孔，5-5—内隔板，5-6—气腔，5-7—进气管法兰，5-8—柱状气道，6—弹性卡环，7—密封圈。

具体实施方式

见图1、2所示，本实用新型的一种环隙进气的射流曝气臂,包括沿射流方向独立设置并具有同一中心轴线的第一臂体2和第二臂体1。第一臂体2上设有进水腔2-5和一级喷嘴2-2，进水腔2-5内具有用于增加液相紊乱流动程度的旋流分布器3，渐收变径的一级喷嘴2-2位于旋流分布器3的出口一侧，第一臂体2端部具有用于组成气流通道的锥面 2-1，本实用新型一级喷嘴2-2的径差与轴长比在1.1～1.4，即腔室的大径D1-小径D2/ 一级喷嘴轴长L1，一级喷嘴2-2的变径梯度在1.1～1.4，如径差与轴长比在1.2～1.3，经一级喷嘴2-2后的液相压力梯度发生变化而进入混合腔室1-4，提高进入混合腔室1-4 的进液压力，对气相进行切割混合，提高氧在液相中的传质效率及动力效率。

见图1～3、5所示，本实用新型第一臂体2的进水腔2-5内设有环台，旋流分布器3安装在进水腔2-5内并由环台限位，见图6、7所示，旋流分布器3包括基环3-1和均布在基环3-1内壁上多个斜倾设置的旋流叶片3-2，且旋流叶片3-2的高度≤基环半径的一半，见图6、7所示，本实用新型在基环3-1上均布有四个旋流叶片3-2，旋流分布器3可压配安装在第一臂体2进水腔内，或弹性卡簧安装在第一臂体2的进水腔内，通过旋流分布器3能增加进入液相的紊乱流动程度，大幅减少液相与曝气臂内壁的层流边界层厚度，提升进入液相的湍流动能及耗散率，有利于后续混合腔室1-4内气相在液相中的分布及气液传质过程。

见图1～4所示，本实用新型的第二臂体1具有相通的气液两相混合的混合腔室1-4和渐收变径的二级喷嘴1-3，且第二臂体1端部具有组成气流通道的锥孔1-2，第一臂体2的锥面 2-1与第二臂体1的锥孔1-2之间的间隙形成用于增加气相流速的环隙进气道4，且倾斜的环隙进气道4与混合腔室1-4相通，混合腔室1-4与渐收变径的二级喷嘴1-3相通，因此气相从环隙进气道4进入而能增加气相进入混合腔室1-4的流速，增强气相对液相的脉动冲击与动量传递，使气相被液相切割压碎成更小的气泡，提高氧在液相中的传质效率及动力效率。见图2所示，本实用新型二级喷嘴1-3的径差与轴长比在0.02～0.10，即该腔室的大径D3- 小径D4/二级喷嘴轴长L2，二级喷嘴1-3的变径梯度在0.02～0.10，该二级喷嘴1-3径差与轴长比可在0.04～0.06，通过二级喷嘴1-3的变径梯度，使内腔内的流体压力梯度发生变化，提高氧气在液相中的传质效率及动力效率。

见图2所示，本实用新型环隙进气道4的宽度δ相等，或环隙进气道4的宽度δ沿气流方向渐收，由于第二臂体1与第一臂体2为分体结构，能通过更换第二臂体1或调节第二臂体1的位置来改来环隙进气道4的宽度。本实用新型隙进气道的宽度δ在1～8mm，如隙进气道的宽度在3～5mm，且环隙进气道4的中心环面与曝气臂中心轴线夹角β在30～ 60°，如该夹角β在40～50°。

见图1～5所示，本实用新型为方便安装，第一臂体2的外周具有轴肩和至少一个第一环槽2-4，将第一臂体2压接安装在曝气基座5上，第一环槽2-4安装有密封圈7，通过密封圈7与曝气基座5密封，或一个第一环槽2-4用于安装弹性卡环、另一个用于安装密封槽，将第一臂体2卡装在曝气基座5上并通过密封圈7密封。本实用新型第二臂体1 的外周设有至少两个第二环槽1-5，通过弹性卡环6将第二臂体1卡装在曝气基座5上并用密封圈7密封，第二臂体1位于第二环槽1-5一侧的外周还设有轴径段1-1，以方便第二臂体1的安装。

见图3～5所示，本实用新型的集成式射流曝气器，包括多个环隙进气的射流曝气臂，还包括曝气基座5，曝气基座5一端具有与供风系统连接的进气管法兰5-7、另一端与供液系统连接的进水管法兰5-1，进气管法兰5-7方便与供风管道连接，同样进水管法兰5-1方便与循环水系统连接，曝气基座5内设有内隔板5-5将水腔5-3与气腔5-6分隔，曝气基座5的周向均布有多个孔道5-2以及孔径大于孔道5-2的柱状气道5-8，内隔板5-5上均布有多个分气孔5-4分别与各自的柱状气道5-8相通，各射流曝气臂的第一臂体2和第二臂体1密封安装在对应的孔道5-2处，曝气基座5内的水腔5-3与各第一臂体2的进水腔2-5相通，曝气基座5内的气腔5-6经各分气孔5-4以及柱状气道5-8与环隙进气道4相通，由于环隙进气道4 的进气口处周围的环绕柱状气道5-8，能对进入环隙结构前的气相起到较好的缓冲作用。见图3、4所示，本实用新型曝气基座5均布有4～8个孔道5-2，曝气基座5均布有6个孔道5-2，且各孔道5-2的中心线与曝气基座5中心线之间的夹角α在30～60°，如夹角α在40～ 50°，更好将气液两相的脉动冲击与动量传递至污水内。

见图1～5所示，本实用新型曝气基座5上的孔道5-2包括用于安装第一臂体2的第一孔段5-21和用于安装第二臂体1的第二孔段5-22，第二孔段5-22的孔径大于第一孔段5-21的孔径，能方便第一臂体2的安装，且第一孔段5-21上设有至少有一个第一孔槽，第二孔段 5-22上设有至少有两个第二孔槽，第一臂体2安装在第一孔段5-21内并通过密封圈7密封，可将第一臂体2压接连接在曝气基座5上，密封圈7安装在第一孔槽和第一环槽2-4内，或弹性卡环安装在第一臂体2的一个第一环槽2-4和第一孔段5-21的第一孔槽内，密封圈7安装在另一第一孔槽及对应的第一环槽2-4内，将第一臂体2卡接在曝气基座5上，第一臂体2的轴肩与柱状气道5-8的一端相接，通过柱状气道5-8对第一臂体2的轴向位置进行限位。本实用新型第二臂体1卡装在第二孔段5-22上并通过密封圈7密封，把弹性卡环6安装在第二臂体1的一个第二环槽1-5和第二孔段5-22的第二孔槽内，密封圈7安装在另一第二孔槽和对应的第二环槽1-5内，将第二臂体1安装曝气基座5上，本实用新型可以在第二孔段5-22上设有多个第二孔槽，通过调节第二臂体1的安装位置，继而调节环隙进气道4的宽度，满足不同的污水处理系统。

见图1～4所示，本实用新型工作时，液相通过曝气基座5内的水腔5-3进入第一臂体2 的进水腔2-5而进入旋流分布器3，以增加进入液相的紊乱流动程度，提升进入液相的湍流动能及耗散率，液相经第一臂体2的第一喷嘴高速喷出的并产生的负压，从出水腔2-3进入第二臂体1的混合腔室1-4内，气相通过曝气基座5内的气腔5-6进入各分气孔5-4内，继而进入对应的各柱状气道5-8，气相从环隙进气道4被吸入混合腔室1-4内，在高剪切力的作用下，在混合腔室1-4把大气泡被液相切割压碎成更小的气泡，使气液两相在混合腔室1-4内充分接触混合并进行气液传质，将混合腔室1-4中的气泡直径密度分布大幅减小，最后经二级喷嘴1-3高速喷出，完成液相中的充氧过程。

Claims (10)

1.一种环隙进气的射流曝气臂,其特征在于：包括沿射流方向独立设置并具有同一中心轴线的第一臂体(2)和第二臂体(1)；

所述的第一臂体(2)上设有进水腔(2-5)和一级喷嘴(2-2)，所述的进水腔(2-5)内具有用于增加液相紊乱流动程度的旋流分布器(3)，渐收变径的一级喷嘴(2-2)位于旋流分布器(3)的出口一侧，且第一臂体(2)端部具有用于组成气流通道的锥面(2-1)；

所述的第二臂体(1)具有相通的气液两相混合的混合腔室(1-4)和渐收变径的二级喷嘴(1-3)，且第二臂体(1)端部具有组成气流通道的锥孔(1-2)，第一臂体(2)的锥面(2-1)与第二臂体(1)的锥孔(1-2)之间的间隙形成用于增加气相流速的环隙进气道(4)，且倾斜的环隙进气道(4)与混合腔室(1-4)相通。

2.根据权利要求1所述的环隙进气的射流曝气臂,其特征在于：所述环隙进气道(4)的宽度δ相等，或环隙进气道(4)的宽度δ沿气流方向渐收。

3.根据权利要求1或2所述的环隙进气的射流曝气臂,其特征在于：所述环隙进气道(4)的宽度δ在1～8mm，且环隙进气道(4)的中心环面与曝气臂中心轴线夹角β在30～60°角。

4.根据权利要求1所述的环隙进气的射流曝气臂,其特征在于：所述第一臂体(2)的进水腔(2-5)内设有环台，旋流分布器(3)安装在进水腔(2-5)内并由环台限位，旋流分布器(3)包括基环(3-1)和均布在基环(3-1)内壁上多个斜倾设置的旋流叶片(3-2)，且旋流叶片的高度≤基环半径的一半。

5.根据权利要求1所述的环隙进气的射流曝气臂,其特征在于：所述一级喷嘴(2-2)的径差与轴长比在1.1～1.4。

6.根据权利要求1所述的环隙进气的射流曝气臂,其特征在于：所述二级喷嘴(1-3)的径差与轴长比在0.02～0.10。

7.根据权利要求1所述的环隙进气的射流曝气臂,其特征在于：所述第一臂体(2)的外周具有轴肩和至少一个第一环槽(2-4)，第二臂体(1)的外周设有至少两个第二环槽(1-5)，且第二臂体(1)位于第二环槽(1-5)一侧还设有轴径段(1-1)。

8.一种集成式射流曝气器，其特征在于：包括如权利要求1～7所述的多个环隙进气的射流曝气臂，还包括曝气基座(5)，所述的曝气基座(5)一端具有与供风系统连接的进气管法兰(5-7)、另一端与供液系统连接的进水管法兰(5-1)，且曝气基座(5)内设有内隔板(5-5)将水腔(5-3)与气腔(5-6)分隔，曝气基座(5)的周向均布有多个孔道(5-2)以及孔径大于孔道(5-2)的柱状气道(5-8)，内隔板(5-5)上均布有多个分气孔(5-4)分别与各自的柱状气道(5-8)相通，各射流曝气臂的第一臂体(2)和第二臂体(1)密封安装在对应的孔道(5-2)处，曝气基座(5)内的水腔(5-3)与各第一臂体(2)的进水腔(2-5)相通，曝气基座(5)内的气腔(5-6)经各分气孔(5-4)以及柱状气道(5-8)与环隙进气道(4)相通。

9.根据权利要求8所述的集成式射流曝气器，其特征在于：所述曝气基座(5)上的孔道(5-2)包括用于安装第一臂体(2)的第一孔段(5-21)和用于安装第二臂体(1)的第二孔段(5-22)，且第二孔段(5-22)的孔径大于第一孔段(5-21)的孔径，第一孔段(5-21)上设有至少一个第一孔槽，第二孔段(5-22)上设有至少两个孔槽，第一臂体(2)压接或卡接在第一孔段(5-21)内并通过密封圈(7)密封，且第一臂体(2)的轴肩与柱状气道(5-8)的一端相接限位，第二臂体(1)卡装在第二孔段(5-22)上并通过密封圈(7)密封。

10.根据权利要求8所述的集成式射流曝气器，其特征在于：所述曝气基座(5)均布有4～8个孔道(5-2)，且各孔道(5-2)的中心线与曝气基座(5)中心线之间的夹角α在30～60°。

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