CN220223811U - 曝气器及浸没式膜组件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种曝气器及浸没式膜组件，包括：主体外壳，具有中空的内腔，主体外壳的底部设有与内腔连通的开口；曝气管，贯穿设于主体外壳的顶部，曝气管连通内腔；以及导气管，设于内腔内，导气管的一端贯通至顶部，导气管的另一端靠近底部设置，导气管内设有沿直线延伸贯穿导气管的两端的进气通道，导气管的侧壁上开设有与进气通道连通的侧气孔。由于竖直设置在主体外壳内的导气管内的进气通道呈柱状，侧气孔开设在导气管的侧壁，使得导气管内壁上固化的杂质脱落后会因为重力作用顺着气通道最后从导气管排出，防止固化的杂质堵塞侧气孔。

Description

曝气器及浸没式膜组件

技术领域

本申请涉及水处理技术领域，特别是涉及一种曝气器及浸没式膜组件。

背景技术

膜生物反应器技术中，将过滤膜元件置于生物反应器内，大部分的污染物会被混合液中的活性污泥去除，再通过置于生物反应器内的过滤膜产出过滤水，实现水的再生和利用。

在现有的膜生物反应器中采用曝气装置产生气泡，并通过气泡破裂产生的冲击力对中空纤维膜表面冲刷，将附着在中空纤维膜污泥剥离，提高过滤效率。

然而在现有的曝气装置包括提供气泡的导气管，因停机或长期污水反复在导气管内进入排出，导致导气管内壁上容易因脱水结块而产生固化的杂质，导气管上的进气孔被脱落的固化杂质阻塞，导致曝气失效。而若通过多个进气孔曝气，虽然能够进行曝气，但被固化杂质阻塞的进气孔仍然无法进行曝气，会导致曝气器进气不均，气擦洗效果不理想。

发明内容

本申请所解决的技术问题之一是要提供一种曝气器，其能够解决导气管被固体杂质堵塞的问题。

本申请所解决的技术问题之二是要提供一种浸没式膜组件，其能够解决的气擦洗效果差问题。

上述第一个技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种曝气器，包括：

主体外壳，具有中空的内腔，主体外壳的底部设有与内腔连通的开口；

曝气管，贯穿设于主体外壳的顶部，曝气管连通内腔；以及

导气管，设于内腔内，导气管的一端贯通至顶部，导气管的另一端靠近底部设置，导气管内设有沿直线延伸贯穿导气管的两端的进气通道，导气管的侧壁上开设有与进气通道连通的侧气孔。

上述实施例中的曝气器，导气管贯穿顶部并延伸至底部，使得导气管竖直设置在主体外壳内，而导气管内的进气通道呈柱状，侧气孔开设在导气管的侧壁，使得导气管内壁上固化的杂质脱落后会因为重力作用沿进气通道滑落最终从导气管的下端排出，防止固化的杂质堵塞侧气孔。

在其中一种实施方式中，还包括曝气杯，曝气杯设置于内腔内，曝气杯罩设于曝气管远离顶部的一端，曝气杯的内壁与曝气管间形成过流通道。

在其中一种实施方式中，顶部上贯穿设有至少两曝气管，曝气杯罩设于多根曝气管的端部。

在其中一种实施方式中，导气管靠近内腔的侧壁设置，侧气孔朝向曝气管设置。

在其中一种实施方式中，导气管的另一端贯通至底部的开口。导气管的下端越低，所能承受的进气压越大，而若导气管的下端低于底部时，气泡从导气管从下端排出时有溢出主体外壳的风险，因此，在保证气体不从溢出主体外壳溢出的前提下，导气管的下端延伸靠近底部的平面，导气管允许的进气流量越大。

在其中一种实施方式中，导气管的另一端的端面为斜面，斜面相对于开口的平面朝向内腔内部倾斜，且斜面与侧气孔朝向导气管的同一侧。导气管的另一端端面为斜面，使得导气管从斜面排出的气体从靠近曝气管一侧溢出，以使得气体直接进入主体外壳视为内腔，避免溢散的气体浪费。

在其中一种实施方式中，进气通道的过流面积大于侧气孔的过流面积。

上述第二个技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种浸没式膜组件，包括：

中空纤维膜；

连接于中空纤维膜两端的上集水单元和下集水单元；以及

上述实施例中提供的曝气器，曝气器连接于下集水单元下端。

上述实施例中的浸没式膜组件，本申请提供的浸没式膜组件包括本申请中的曝气器，因此，本申请中浸没式膜组件所能达到的有益效果与上述实施例提供的曝气器所能达到的有益效果相同，在此不再赘述。

在其中一种实施方式中，上集水单元包括与导气管相连通的进气管，进气管的轴线与导气管的轴线位于同一直线上。

在其中一种实施方式中，还包括支撑杆，支撑杆连接在上集水单元与下集水单元之间。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的曝气器的结构示意图。

图2为本申请一实施例提供的曝气器的剖视图。

图3为图2中A处的局部放大示意图。

图4为本申请一实施例提供的曝气器的气流示意图。

图5为本申请另一实施例提供的曝气器的气流示意图。

图6为本申请又一实施例提供的曝气器的气流示意图。

图7为本申请一实施例提供的浸没式膜组件的结构示意图。

附图标记：

10、曝气器；

100、主体外壳；

101、顶部；102、底部；103、内腔；

200、导气管；

201、进气通道；202、侧气孔；203、斜面；

2031、锐角侧；2032、钝角侧；

300、曝气杯；

301、过流通道；302、隔板；

11、曝气管；

111、第一气泡通道；112、第二气泡通道；

30、上集水单元；

31、进气管；32、产水口；

40、下集水单元；

50、支撑杆；

60、中空纤维膜。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参照图1、2，图1示出了本申请一实施例中的曝气器的结构示意图，图2示出了本申请一实施例中的曝气器的剖视图。在本申请一些实施例中，本申请提供了一种曝气器10，包括：主体外壳100、曝气管11、曝气杯300以及导气管200。在本方案中，主体外壳100包括顶部101及底部102，主体外壳100内置中空内腔103，并在主体外壳100的底部102形成与内腔103连通的开口，在曝气器10浸没在混合液中的情况下，混合液能够从开口填充到内腔103内。曝气管11贯穿设置在主体外壳100的顶部101，使得曝气管11连通内腔103，同时，曝气杯300位于内腔103中，曝气杯300与曝气管11之间形成过流通道301。导气管200内包括进气通道201，进气通道201沿一直线方向c延伸贯穿导气管200的两端，导气管200的一端贯通顶部101，且导气管200的另一端靠近底部102设置，使得在导气管200内的进气通道201呈柱状结构。其中，导气管200的侧壁上开设有侧气孔202，侧气孔202连通进气通道201，侧气孔202位于内腔103内。

曝气器10间歇性曝气的流程包括：曝气器10从导气管200的上端向进气通道201通气时，气体能够从侧气孔202排出进入内腔103，随后进入内腔的气体积聚在内腔103的顶端，即气体靠近顶部101积聚，随着气体在内腔103中积聚，气体占据的空间逐渐增大，压迫内腔103内的混合液逐渐从开口排出，使得内腔103内的液面逐渐下降。当内腔103内的液面低于曝气管11的下端面时，气体会被压入曝气管11内，气体瞬间经过曝气管11释放，使得从曝气管11内释放出具有一定冲击力的气泡。释放完成后，混合液重新灌注内腔103，而此时曝气管11不会释放气体。因而，通过导气管200持续向曝气器10输送气体，曝气管11会间歇性释放气体，使得曝气器10间歇性曝气。

进一步地，结合图4，图4示出了本申请一实施例中的曝气器的气流示意图。曝气管11的下端伸入至曝气杯300内，使得曝气杯300与曝气管11之间形成过流通道301，当内腔103内的液面低于曝气杯300上端面时，收容在过流通道301内的混合会被压入中曝气管11排出。当内腔103内的液面低于曝气管11的下端面时，并且过流通道301的液面低于曝气管11的下端面，气体通过虹吸现象在曝气管11内释放出较大的气泡。

在使用相关曝气器10时，导气管200内长期处于气液交替的状态，混合液容易附着在导气管200的内壁上，而由于有气流经过，使得附着在导气管200内壁上的混合液会脱水结块而产生固化的杂质，而随着杂质不断附着增加，杂质在外力作用下会产生脱落，脱落的杂质会累计在导气管200内或随着气流嵌入堵塞进气孔，影响曝气器10曝气。为了避免堵塞进气孔需要在使用一段时间对导气管200内的固化杂质进行清理，导致使用体验差。

而在本实施例中，由于导气管200内的进气通道201为沿直线延伸的柱状结构，使得脱落的杂质受自身重力作用顺着进气通道201从导气管200下端排出，而侧气孔202设置在进气通道201侧壁上，脱落的杂质难以附着在侧气孔202内，因而导气管200内的杂质能够自行排出导气管200的同时避免侧气孔202堵塞，能够减少清洁导气管200的频率，从而提高了使用体验。

示例性的，导气管200的两端分别为上端及下端，导气管200的贯穿顶部101，导气管200的上端延伸至主体外壳100外，而导气管200的下端延伸至内腔103内，并且导气管200的下端逐渐靠近底部102。柱状的进气通道201的轴线与导气管200的垂线相平行，使得进气通道201为一垂直于水平面的直线通道，进气通道201内脱水固化的杂质脱落时，杂质在重力作用下落不会受到进气通道201限制，能够从导气管200下端顺利排出。

需要指出的是，进气通道201的形状可以选择为圆筒形或矩形，使得导气管200为垂直向下的空心结构，又或进气通道201还能够选择为锥形，使得进气通道201的上端面积小于进气通道201的下端面积。杂质下落时不与进气通道201的内壁限制的进气通道201形状都应该视为本申请的具体实施例。

更具体地，曝气管11一端伸入曝气杯300，曝气杯300与曝气管11形成过流通道301包括：曝气管11伸入曝气杯300，曝气管11的下端面靠近曝气杯300杯底，且曝气管11的下端面与曝气杯300杯底之间设置有间隙，通过曝气管11与曝气杯300内部形成过流通道301，过流通道301的截面积形状为U型，而曝气管11的进气口位于过流通道301的竖直方向上最低位置处。由于需要将气体从曝气管11中排出时，需要将曝气杯300内的混合液压出曝气管11，因而在内腔103的气压增大，使得从曝气管11内排出的气体量大，气泡增大，并且在曝气管11带走内腔103的气体后，曝气管11与过流通道301还能产生虹吸现象抽吸更多的气体，使得混合液重新灌入内腔103，内腔103的液面之间上升至混合液流入曝气杯300内混合液密封曝气管11，随后气体重新积聚在内腔103内。

在另一实施例中，参考图5，图5示出了本申请另一实施例中的曝气器的气流示意图。顶部101上贯穿设有至少两曝气管11，曝气杯300罩设于多根曝气管11的端部。多个曝气管11同时释放气泡，以加快曝气管11释放气泡的速度，从而缩短了释放气泡循环的频率，以提高清洁效率。另一方面，多个曝气管11同时释放气泡能够将不同的曝气管11释放的气泡引导至清洁不同的区域，以便于提高气泡的均匀性，从而提高清洁质量，清洗效果更佳。

示例性的，曝气管11的数量为两个，两曝气管11内部分别形成有第一气泡通道111和第二气泡通道112。若曝气器10出现歪斜时，将导致气体难以从部分的曝气管11的气泡通道内排出，影响气泡释放的均匀性。曝气器10呈水平设置以保证释放气泡均匀。其中，曝气器10水平设置具体为，第一气泡通道111和第二气泡通道112平行设置，且曝气管11伸入曝气杯300的一端的端面位于同一水平面上，并且曝气杯300的底面与曝气管11伸入曝气杯300的一端的端面平行设置。

在又一实施例中，参考图6，图6示出了本申请又一实施例中的曝气器的气流示意图。顶部101上贯穿设有多个曝气管11，曝气杯300内通过隔板302分隔成多个独立腔室，曝气管11一一对应伸入至腔室内，从而曝气管11与腔室形成相对的独立的过流通道301。在本方案中，通过隔板302分隔出的过流通道301独立输送气体，使得曝气管11排气互不干扰。

示例性的，曝气管11的数量为两个，两曝气管11内部分别形成有第一气泡通道111和第二气泡通道112。气体分别进入各腔室内后，过流通道301独立输送气体进入第一气泡通道111和第二气泡通道112后释放。

在本申请的一些实施例中，参考图7，图7示出了本申请一实施例中的浸没式膜组件的结构示意图。本申请还提供了一种浸没式膜组件，包括：曝气器10、上集水单元30、下集水单元40以及中空纤维膜60。在本方案中，上集水单元30和下集水单元40连接于中空纤维膜60两端。曝气器10连接于下集水单元40下端。

其中，在本实施例中的浸没式膜组件所包括的曝气器10采用上述实施例中所提供的曝气器10，因此，在本实施例中的浸没式膜组件具有与上述实施例提供的曝气器10相同的有益效果，在此不再赘述。

具体地，上集水单元30包括与导气管200相连通的进气管31以及产水口32，产水口32与中空纤维膜60连通，使得被中空纤维膜60过滤后的液体能够送入产水口32排出。其中，进气管31的轴线与导气管200的轴线位于同一直线c上。进气管31内的管路与导气管200内的进气通道201连通并且管路与进气通道201在同一轴线上，进气管31与导气管200连接使得在两者内部形成一个没有弯道的气体通道，有利于气体通道内脱水固化的杂质脱落后，在重力作用下，从导气管200下端排出。

进一步地，该浸没式膜组件还包括支撑杆50，支撑杆50连接在上集水单元30与下集水单元40之间。通过支撑杆50支撑在上集水单元30与下集水单元40之间，以减小上集水单元30和下集水单元40对中空纤维膜60的挤压力。

具体地，中空纤维膜60的数量至少为两个，多个中空纤维膜60等间距排列，多个中空纤维膜60组成过滤组，两支撑杆50间隔竖直，使得过滤组能够设置在两支撑杆50之间的空隙，两支撑杆50分设于过滤组的两侧。通过两支撑杆50限制过滤组的位置，并且两支撑杆50同时支撑上集水单元30与下集水单元40，单个支撑杆50承受的作用力较低，从而使得支撑杆50支撑更加稳固。支撑杆50还能够用于连接导气管200与进气管31。导气管200靠近内腔103的侧壁设置，并且侧气孔202朝向曝气管11设置，使得进气通道201内的气体从侧气孔202朝向曝气管11排出。

同时，如图2，并结合图3，图3为图2中A处的局部放大示意图。导气管200的底端贯通至底部102的开口。导气管200的底端端面与底部102端面相平齐，在向曝气器10输送气体时，由于气压的作用，气体在通过侧气孔202进入主体外壳100内腔103时，导气管200内的部分液体会从下端排出，导气管200的下端面越低，所能承受的进气压越大，即气体在不从导气管200下端溢出的情况下，导气管200下端面在液体中的深度，决定了允许的进气流量大小，因此导气管200下端面与主体外壳100下端面平齐，使得导气管200允许的进气流量最大。

示例性的，支撑杆50为空心结构，支撑杆50的数量为两个，两支撑杆50分别与进气管31和产水口32。其中与进气管31连接的支撑杆50同时与导气管200连接。支撑杆50不仅能够起到支撑作用，还能充当气流和水流流体的输送通道。

更进一步地，导气管200的另一端端面为斜面203，斜面203相对底部102的平面倾斜。斜面203相对于开口的平面朝向内腔103内部倾斜，且斜面203与侧气孔202朝向导气管200的同一侧。当输入曝气器10的气流量过大时，超出导气管200内承受的最大进气压，气体会从导气管200设有斜面203的一端溢出，扩散到曝气器10外侧。而由于导气管200为的斜面203朝向主体外壳100的曝气管11方向。

具体地，斜面203包括锐角侧2031和钝角侧2032，锐角侧2031和钝角侧2032为相对的两侧，沿锐角侧2031朝向钝角侧2032方向斜面203逐渐向内腔103偏移。其中，锐角侧2031与底部102端面相平齐，而钝角侧2032高于底部102端面，即钝角侧2032位于内腔103内。从斜面203端溢出的气体从钝角侧2032溢出，使得溢出的气体直接进入主体外壳100内腔103，避免溢散的气体浪费，气体能够用于形成气泡，进而节约能源。斜面203与底部102端面形成夹角α，斜面203与底部102端面夹角α的角度范围在10°～60°，斜面203与底部102端面夹角α决定了钝角侧2032到底部102端面之间的距离，斜面203与底部102端面夹角α越大，钝角侧2032到底部102端面之间的距离越大。而钝角侧2032到底部102端面之间的距离越大会影响到导气管200允许的进气流量。而若钝角侧2032到底部102端面之间的距离越小，气泡容易溢出到主体外壳100外部。为了兼顾导气管200允许的进气流量大，且气泡难以溢出到主体外壳100外部，斜面203与底部102端面夹角α的角度范围在20°～45°。

在本申请一些实施例中，进气通道201的过流面积大于侧气孔202的过流面积，由于进气通道201的过流面积大，使得进气通道201的气流流量大，而侧气孔202的过流面积较小，为了保证进气通道201的流量与侧气孔202排出量相适配，气流通过侧气孔202时，从侧气孔202排出的气流速度更快，进而将气流向曝气管11喷射距离更远，使得气体更加接近曝气管11。具体地，导气管200侧壁上开设侧气孔202的过流面积为28mm²-314 mm²。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种曝气器，其特征在于，包括：

主体外壳(100)，具有中空的内腔(103)，所述主体外壳(100)的底部(102)设有与所述内腔(103)连通的开口；

曝气管(11)，贯穿设于所述主体外壳(100)的顶部(101)，所述曝气管(11)连通所述内腔(103)；以及

导气管(200)，设于所述内腔内，所述导气管(200)的一端贯通至所述顶部(101)，所述导气管(200)的另一端靠近所述底部(102)设置，所述导气管(200)内设有沿直线延伸贯穿所述导气管(200)的两端的进气通道(201)，所述导气管(200)的侧壁上开设有与所述进气通道(201)连通的侧气孔(202)。

2.根据权利要求1所述的曝气器，其特征在于，还包括曝气杯(300)，所述曝气杯(300)设置于所述内腔(103)内，所述曝气杯(300)罩设于所述曝气管(11)远离所述顶部的一端，所述曝气杯(300)的内壁与所述曝气管(11)间形成过流通道(301)。

3.根据权利要求2所述的曝气器，其特征在于，所述顶部(101)上贯穿设有至少两所述曝气管(11)，所述曝气杯(300)罩设于多根所述曝气管(11)的端部。

4.根据权利要求1所述的曝气器，其特征在于，所述导气管(200)靠近所述内腔(103)的侧壁设置，所述侧气孔(202)朝向所述曝气管(11)设置。

5.根据权利要求4所述的曝气器，其特征在于，所述导气管(200)的所述另一端贯通至所述底部(102)的所述开口。

6.根据权利要求5所述的曝气器，其特征在于，所述导气管(200)的所述另一端的端面为斜面(203)，所述斜面(203)相对于所述开口的平面朝向所述内腔(103)内部倾斜，且所述斜面(203)与所述侧气孔(202)朝向所述导气管(200)的同一侧。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的曝气器，其特征在于，所述进气通道(201)的过流面积大于所述侧气孔(202)的过流面积。

8.一种浸没式膜组件，其特征在于，包括：

中空纤维膜(60)；

连接于所述中空纤维膜(60)两端的上集水单元(30)和下集水单元(40)；以及

如权利要求1-7中任一项所述的曝气器，所述曝气器连接于所述下集水单元(40)下端。

9.根据权利要求8所述的浸没式膜组件，其特征在于，所述上集水单元(30)包括与所述导气管(200)相连通的进气管(31)，所述进气管(31)的轴线与所述导气管(200)的轴线位于同一直线上。

10.根据权利要求8所述的浸没式膜组件，其特征在于，还包括支撑杆(50)，所述支撑杆(50)连接在所述上集水单元(30)与所述下集水单元(40)之间。