專利名稱：膜片式拱形微孔曝氣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及廢水生物處理設(shè)備，具體地說(shuō)是一種膜片式拱形微孔曝氣器。
曝氣器是廢水生物處理工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，它在水處理流程中起著供氧、傳質(zhì)、攪拌和混合水流的重要作用，它的效率高低直接關(guān)系到整個(gè)水處理系統(tǒng)的處理效果和運(yùn)行費(fèi)用。因此，幾十年來(lái)世界各國(guó)都一直致力于這類設(shè)備的技術(shù)開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新；國(guó)內(nèi)自七十年代起也開(kāi)始進(jìn)行這方面的研究和應(yīng)用。起初是穿孔曝氣器，這類曝氣器的孔徑達(dá)3.0mm左右，孔間距達(dá)100mm，布?xì)夂懿痪鶆颍锥氯?，氧利用率低?5％，動(dòng)力效率低于2.5kgO2/kw.h；穿孔管曝氣器，由于是屬于大孔曝氣范圍，曝氣效率低下，在大面積池內(nèi)使用，易出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象，造成局部曝氣死區(qū)，這類曝氣裝置目前已不能和微孔曝氣技術(shù)相提并論；到八十年代初研制出盤式燒結(jié)陶瓷微孔曝氣器，微孔孔徑200μm左右，曝氣效果明顯好于前者，但由于陶瓷布?xì)獍遢^厚，微孔氣道外大內(nèi)小，也易堵塞，且停氣后水極易倒灌進(jìn)供氣管道；陶瓷微孔曝氣器由于布?xì)獠牧喜捎锰沾桑浣Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗腐蝕性能要比前者好，使用壽命長(zhǎng)，但由于采用燒結(jié)陶瓷技術(shù)開(kāi)設(shè)微孔，屬鋼性開(kāi)口，膜板厚度大，膜板上的微孔氣道長(zhǎng)且呈進(jìn)氣口小出氣口大，對(duì)氣源要求先經(jīng)過(guò)除塵處理，運(yùn)行時(shí)易被污泥堵塞，孔內(nèi)污泥清除不易；停氣時(shí)易發(fā)生水體倒灌入供氣管道，而且從運(yùn)行效果看，這類曝氣器的效率也遠(yuǎn)不如彈性膜片式曝氣器，目前在國(guó)內(nèi)也較少應(yīng)用；到九十年代初引進(jìn)美國(guó)橡膠膜片盤式微孔曝氣器，膜片微孔孔徑縮小至120μm左右，膜片厚度只有2.0mm，富有彈性，曝氣時(shí)微微鼓起，停氣時(shí)收縮，曝氣效果又明顯好于前兩者，氧利用率達(dá)20％。動(dòng)力效率達(dá)4.5kgO2/kw.h，但由于是平板式膜片結(jié)構(gòu)，在水池內(nèi)經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后，膜片上易堆積污泥，堵塞微孔，降低曝氣效率，且由于膜片局部堵塞，曝氣時(shí)會(huì)引起膜片表面張力增大，使用壽命減短，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)局部爆裂；另外為防止水倒灌進(jìn)供氣管道，其結(jié)構(gòu)上特增設(shè)逆止閥，也增加了無(wú)效曝氣阻力，降低了動(dòng)力效率；平板形膜片式微孔曝氣器，是國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最多的一種類型曝氣器，自91年從國(guó)外引進(jìn)以來(lái)已有近十年歷史，它比前幾種曝氣器較優(yōu)的地方就在于采用了彈性膜片微孔技術(shù)，這種膜片很薄，只有2毫米厚，微孔只有100微米左右，一個(gè)曝氣器上可開(kāi)設(shè)幾千個(gè)微孔，在水池內(nèi)產(chǎn)生的氣泡直徑小于3毫米，曝氣效果比前幾種類型有大幅度提高，且因采用彈性膜片，微孔密閉性較好，不易被外界污泥堵塞，清洗較前幾種產(chǎn)品容易；但這種產(chǎn)品的缺點(diǎn)就在于其采用平面結(jié)構(gòu)和膜片直向打孔技術(shù)，長(zhǎng)期運(yùn)行膜片松馳后不能貼緊支承座，污泥易在膜片上堆積，局部堵塞曝氣微孔，造成曝氣效率下降，且因膜片表面因局部堵塞造成受力不均勻，有些地方張力過(guò)度，造成膜片過(guò)早老化受損，減少使用壽命，另外，因膜片采用直向打孔技術(shù)，微孔停氣時(shí)關(guān)閉并不十分嚴(yán)密，若打孔技術(shù)較差，水體倒灌進(jìn)曝氣器的可能性就很大，為防止水體進(jìn)入供氣管道，這類曝氣器普遍在進(jìn)氣口增設(shè)逆止閥，增加了無(wú)效阻力，大大降低了曝氣效率；球冠形膜片式微孔曝氣器，這種曝氣器也采用弧形膜片，頂部進(jìn)氣方式，但膜片弧形弓高較短，與平板形膜片式曝氣器相比有一定提高，但它的膜片采用單端固定方式，曝氣時(shí)頂部膜片高高鼓起，下部周邊膜片被拉伸貼緊支承座，因下部周邊膜片的開(kāi)孔密度遠(yuǎn)大于膜片頂部中心區(qū)，造成膜片表面布?xì)鈽O不均勻，膜片表面受力也不均勻，在長(zhǎng)期運(yùn)行中，頂部膜片張力過(guò)度，易疲勞受損，縮短使用壽命；這種曝氣器仍采用直向膜片打孔技術(shù)，其微孔密閉性不是十分嚴(yán)密，因而整個(gè)曝氣器的抗水體倒灌能力不是很可靠。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種改進(jìn)的膜片式拱形微孔曝氣器，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中的一些不足。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種膜片式拱形微孔曝氣器，它主要包括由上、下支承座組成的支承座，在支承座上設(shè)有微孔的彈性橡膠膜片，在支承座中設(shè)有向膜片供氣的供氣道，其特征在于膜片包蒙在上支承座上，將膜片的頂部和下部周邊進(jìn)行固定，頂部中心為帶有固定螺栓的拱形曲面膜片，供氣道為環(huán)形。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能1、采用拱形結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型產(chǎn)品的膜片和膜片支承結(jié)構(gòu)均采用拱形結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行使用上具有優(yōu)異的滑泥和防積泥效果，大大提高了曝氣效率，延長(zhǎng)了膜片使用壽命；在同等直徑的條件下，拱形膜片的表面積要比平板形膜片大1.3～1.4倍，也就是說(shuō)在同等曝氣量規(guī)格的條件下，膜片上微孔密度減小，孔間距增大，大大提高了膜片的抗撕裂性能，延長(zhǎng)了使用壽命；2、采用環(huán)形氣道和兩端式膜片固定結(jié)構(gòu)，可防止水體倒灌，由于曝氣器是從膜片中心供氣再向周邊擴(kuò)散，在供氣時(shí)，膜片向上鼓起，在膜片和上支承座間形成一個(gè)氣室(氣墊層)，再通過(guò)膜片微孔向外擴(kuò)散氣體，若采用單端固定方式，即僅固定膜片下部周邊，勢(shì)必造成供氣時(shí)彈性膜片中心高高鼓起，下部周邊受拉而貼緊支承座，大量氣體往膜片中心走，但因膜片下部微孔密度要遠(yuǎn)大于中心處，這樣就會(huì)大大影響膜片布?xì)獾木鶆蛐?，且因膜片表面受力不均勻，中心膜片在長(zhǎng)期運(yùn)行中受拉過(guò)度會(huì)大大減少使用壽命；本設(shè)計(jì)支座頂部采用環(huán)形氣道和膜片中心用螺栓壓緊及下部周邊用夾圈壓緊的兩端固定方式，既滿足了從膜片中心供氣再向周邊擴(kuò)散的要求，又使膜片中心和下部周邊受力均勻，大大提高了膜片表面布?xì)獾木鶆蛐院推貧庑剩瑩?jù)實(shí)際運(yùn)行測(cè)定，兩端固定方式比單端固定方式布?xì)饩鶆蛐蕴岣?0～80％，曝氣效率大為改善；3、采用膜片中心加厚和側(cè)向打孔技術(shù)及增設(shè)阻水圈，由于供氣方向是從中心向下部周邊擴(kuò)散，膜片中心在運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)比周邊受力大，易疲勞松馳，因此適當(dāng)?shù)丶雍衲て行膶佑欣谔岣哌\(yùn)行效率和延長(zhǎng)使用壽命，本設(shè)計(jì)采用特制模具和橡膠配方增加了阻水圈內(nèi)側(cè)膜片中心的厚度和強(qiáng)度；一般膜片開(kāi)設(shè)微孔采用直向打孔技術(shù)，即開(kāi)孔方向與膜片垂直，有時(shí)受力過(guò)度會(huì)使膜片穿透性過(guò)大，在運(yùn)行啟閉時(shí)易使水體倒灌進(jìn)曝氣器內(nèi)，本設(shè)計(jì)采用獨(dú)特的側(cè)向打孔技術(shù)和設(shè)備，即可使開(kāi)孔方向與膜片表面成一定向角度，在這一產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，開(kāi)設(shè)矩形微孔，以同心圓方式由膜片中心向周邊逐步增大孔數(shù)，上下層交錯(cuò)排列，微孔短邊以與膜片表面成50°角度順膜片弧度傾斜，膜片微孔進(jìn)出口處形成一個(gè)交錯(cuò)搭接，膜片微孔外側(cè)搭接口偏向拱形膜片下部，在膜片布?xì)膺\(yùn)行啟閉時(shí)在水壓的作用下正好形成一個(gè)單向閥，可有效地阻止水體倒流；為進(jìn)一步提高曝氣器抗水體倒罐能力，在拱形膜片內(nèi)表面中心無(wú)孔區(qū)處又特設(shè)一個(gè)阻水密封圈，在停止曝氣時(shí)，膜片縮回支承座，阻水圈鑲嵌在支承座頂部相應(yīng)的凹槽內(nèi)，可有效地阻止水體倒灌進(jìn)支承座環(huán)形氣道；因采用了以上兩種有效措施，徹底杜絕了水體倒灌的可能性，所以可從曝氣器結(jié)構(gòu)上根除平板式膜片曝氣器內(nèi)普遍設(shè)置的逆止閥，大大提高了曝氣效率，降低了運(yùn)行成本；4、結(jié)構(gòu)上采用了完善的密封措施，本設(shè)計(jì)各連接件相接處都采用柔性連接，從曝氣器進(jìn)氣口、上下支承座氣道間、膜片頂部螺栓孔和上支承座螺栓套筒口間及膜片下部與上下支座鑲嵌部位的連接處都采用彈性材料密封及在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保證了固定密封材料的可靠性，大大提高了這些連接處的氣密效果和曝氣器的運(yùn)行效率及安全可靠性；5、本實(shí)用新型根據(jù)廢水生化處理工藝和微污染水源水生化處理工藝的不同特點(diǎn)可分為兩種類型，前者為JT—2型，后者為JT—1型，兩者的支承座結(jié)構(gòu)相同，膜片的形狀也大致相同，但兩者的開(kāi)孔方式、開(kāi)孔密度和排列方式不同，可最大限度地滿足兩種不同水處理工藝的曝氣要求，提高生產(chǎn)運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本。根據(jù)運(yùn)行實(shí)測(cè)本實(shí)用新型產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)如下氧利用率＞25％，充氧能力＞0.23kg/h，理論動(dòng)力效率＞5.5kg/kw.h，服務(wù)面積0.5～0.6m2/個(gè)，阻力損失＜3500Pa；6、本實(shí)用新型采用拱形膜片，膜片比表面積大，抗撕裂性能好，滑泥和抗積泥性能優(yōu)，膜片供氣口設(shè)在曝氣器頂部，供氣方向由頂部向下部周邊擴(kuò)散，膜片頂部還設(shè)有阻水密封圈，膜片又采用先進(jìn)的側(cè)向打孔技術(shù)，微孔順膜片弧度方向傾斜，微孔口膜片搭接處在運(yùn)行啟閉時(shí)具有單向閥作用，在采用這幾種先進(jìn)技術(shù)后可杜絕水體倒灌的可能性和不用再另增設(shè)單向閥，大大提高了曝氣器運(yùn)行效率，延長(zhǎng)了使用壽命；7、本實(shí)用新型產(chǎn)品的拱形膜片的兩端固定結(jié)構(gòu)，中心環(huán)形氣道，膜片中心加厚及側(cè)向打孔等技術(shù)的應(yīng)用無(wú)疑又大大提高了一步，產(chǎn)品的生產(chǎn)運(yùn)行效率和使用壽命及安全性又有新的提高；8、本實(shí)用新型產(chǎn)品的另一個(gè)重大創(chuàng)新是區(qū)分了廢水生化處理工藝和微污染水源水生化處理工藝的差別，根據(jù)這兩種工藝的各自特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了與之相對(duì)應(yīng)的膜片結(jié)構(gòu)和微孔布置方式，大大提高了后一種工藝的運(yùn)行效率，這在國(guó)內(nèi)還是首創(chuàng)。


圖1是本實(shí)用新型的整體裝配圖圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)剖面圖圖3是本實(shí)用新型中的曝氣器頂部氣道和膜片開(kāi)孔結(jié)構(gòu)示意圖
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
請(qǐng)參見(jiàn)圖例，本實(shí)用新型主要包括由上支承座4、下支承座7組成的支承座，在支承座上設(shè)有微孔的彈性橡膠膜片2，在支承座中設(shè)有向膜片2供氣的供氣道12，它區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)在于膜片2包蒙在上支承座4上，并將膜片2的頂部和下部周邊進(jìn)行固定，膜片頂部中心為帶有固定螺栓的拱形曲面膜片，供氣道12為環(huán)形，在實(shí)施例中膜片頂部設(shè)有固定螺栓1，在上支承座4設(shè)有螺栓套筒22，該螺拴套筒22與下支承座的螺栓緊固，膜片2下部周邊采用夾圈6固定，膜片頂部螺栓孔與上支承座螺栓套筒孔之間設(shè)有密封圈，上、下支承座環(huán)形氣道間設(shè)有環(huán)形密封圈8、9，在膜片下部周邊設(shè)有向內(nèi)折起的密封帶20，中心處為帶有環(huán)形氣道的拱形膜片支承座；本曝氣器通過(guò)使用上、下環(huán)形插接板13、14和下活動(dòng)插接板15固定在供氣管道上，碗形下支承座底部中心有一圓形進(jìn)氣短管11，此短管和供氣管道上的供氣口相連接，兩接口之間用密封圈10進(jìn)行密封；膜片上、下支承座中心部位設(shè)有一環(huán)形供氣道12，并一直延伸至上支承座4頂部，上、下支承座氣道連接處采用環(huán)形密封圈8和9密封；下支承座中心設(shè)有環(huán)形螺栓固定支座21，內(nèi)側(cè)刻有螺紋18；連接螺栓1穿過(guò)橡膠膜片和上支座中心環(huán)形螺栓套筒22進(jìn)入下支座中心處的螺栓支座，用螺紋將上、下支座連接在一起，上支承座頂部設(shè)有環(huán)形阻水圈凹槽17，拱形橡膠膜片2包蒙在拱形上支承座上，膜片中心開(kāi)有一圓形螺栓孔，在膜片螺栓孔和上支承座螺栓套筒口之間設(shè)有一環(huán)形密封圈3，膜片內(nèi)側(cè)表面中心還設(shè)有一環(huán)形阻水圈5鑲嵌在上支承座中心氣道外側(cè)的環(huán)形凹槽17內(nèi)；本實(shí)施例的膜片上支承座4下方有一與之配合的碗形下支承座7，下支承座7中心設(shè)有螺栓緊固支座21和環(huán)形氣道12，上、下支承座用螺栓1連接，上支承座外側(cè)下邊向內(nèi)收縮并向下延伸形成環(huán)邊19，拱形膜片外側(cè)下部向內(nèi)收縮，設(shè)有一定厚度的環(huán)形密封帶20正好鑲嵌在上、下支承座連接處形成的凹槽內(nèi)，下支承座的上部外側(cè)刻有外螺紋23，膜片夾圈6下部刻有內(nèi)螺紋24，夾圈上部套在膜片的下部周邊上，夾圈下部用螺紋方式固定在下支承座上，這樣就將橡膠膜片的環(huán)形密封帶20固定在上下支座間形成氣密封。在膜片中心設(shè)有無(wú)孔區(qū)，無(wú)孔區(qū)的厚度大于開(kāi)孔區(qū)，在膜片內(nèi)表面的無(wú)孔區(qū)邊緣設(shè)置環(huán)形阻水密封帶，拱形橡膠膜片中心阻水圈內(nèi)側(cè)不開(kāi)設(shè)布?xì)馕⒖?，?nèi)側(cè)膜片厚度大于外側(cè)，微孔16在拱形膜片上呈同心圓上下層交錯(cuò)排列，由頂部向下部周邊密度逐步增加，微孔16在拱形膜片上近似呈矩形，微孔短邊切口順拱形弧面傾斜，可提高曝氣器暫停曝氣時(shí)微孔的密閉性能，切口閉合時(shí)切口上下交錯(cuò)搭接，能更有效地阻止水體倒流。
權(quán)利要求1.一種膜片式拱形微孔曝氣器，它主要包括由上、下支承座組成的支承座，在支承座上設(shè)有微孔的彈性橡膠膜片，在支承座中設(shè)有向膜片供氣的供氣道，其特征在于膜片包蒙在上支承座上，將膜片的頂部和下部周邊進(jìn)行固定，頂部中心為帶有固定螺栓的拱形曲面膜片，供氣道為環(huán)形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔曝氣器，其特征在于膜片頂部設(shè)有固定螺栓，在上支承座設(shè)有螺栓套筒，該螺拴套筒與下支承座的螺栓緊固，膜片下部周邊采用夾圈固定，膜片頂部螺栓孔與上支承座螺栓套筒孔之間設(shè)有密封圈，上、下支承座環(huán)形氣道間設(shè)有環(huán)形密封圈，在膜片下部周邊設(shè)有向內(nèi)折起的密封帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔曝氣器，其特征在于膜片上、下支承座中心部位設(shè)有一環(huán)形供氣道，并一直延伸至上支承座頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔曝氣器，其特征在于上支承座頂部設(shè)有環(huán)形阻水圈凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔曝氣器，其特征在于膜片上支承座下方有一與之配合的碗形下支承座，下支承座中心設(shè)有螺栓緊固支座和環(huán)形氣道，上、下支承座用螺栓連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔曝氣器，其特征在于在膜片中心設(shè)有無(wú)孔區(qū)，無(wú)孔區(qū)的厚度大于開(kāi)孔區(qū)，在膜片內(nèi)表面的無(wú)孔區(qū)邊緣設(shè)置環(huán)形阻水密封帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔曝氣器，其特征在于微孔在拱形膜片上近似呈矩形，微孔短邊切口順拱形弧面傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微孔曝氣器，其特征在于微孔在拱形膜片上呈同心圓上下層交錯(cuò)排列，由頂部向下部周邊密度逐步增加。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種膜片式拱形微孔曝氣器,其特征為:膜片包蒙在上支承座上,將膜片的頂部和下部周邊進(jìn)行固定,頂部中心為帶有固定螺栓的拱形曲面膜片,供氣道為環(huán)形。使用本實(shí)用新型,既滿足了從膜片中心供氣再向周邊擴(kuò)散的要求,又使膜片中心和下部周邊受力均勻,大大提高了膜片表面布?xì)獾木鶆蛐院推貧庑?提高了膜片的抗撕裂性能,延長(zhǎng)了使用壽命。
文檔編號(hào)C02F3/20GK2464723SQ0121005
公開(kāi)日2001年12月12日 申請(qǐng)日期2001年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月4日
發(fā)明者張華 , 于龍慶, 李羅中 申請(qǐng)人:張華 , 金壇市塑料廠