專利名稱：一種多功能高效曝氣器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理設(shè)備及其方法，特別是一種多功能高效曝氣器及其使用
方法。
背景技術(shù)：
目前，公知的曝氣方法主要有鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)、曝氣 器和一系列連通的管線組成。鼓風(fēng)機(jī)將空氣通過一系列管道輸送到安裝在池底部的曝氣 器，通過曝氣器，使空氣形成不同尺寸的氣泡。氣泡在曝氣器出口形成，尺寸則取決于空氣 擴(kuò)散裝置的形式，氣泡經(jīng)過上升和隨水環(huán)流動，最后在液面處破裂，這一過程產(chǎn)生氧向污水 中轉(zhuǎn)移的作用。鼓風(fēng)系統(tǒng)的曝氣器主要分為微氣泡、中氣泡、大氣泡等類型。
微孔曝氣器的有多種形式，目前較為常用的有兩種一種是由粗瓷或剛玉等燒結(jié) 而成的普通曝氣器，它的主要特點是能產(chǎn)生微小的氣泡，氣泡直徑約0. 1 0. 2mm，氣、液接 觸面積大，氧利用率高，一般可達(dá)到20 25% ;其缺點是氣壓損失較大，易堵塞，送入的空 氣需經(jīng)過濾處理，易損壞，一旦損壞，氧利用率就開始快速下降。另一種是膜片微孔曝氣器， 這種曝氣器表面有膜片，在膜片上用激光等方法打出均勻分布的孔眼。曝氣時，空氣通過管 壁上的通氣孔進(jìn)入膜片與管壁之間，在壓縮空氣的作用下，使膜片微微鼓起，孔眼張開，達(dá) 到布?xì)鈹U(kuò)散的目的。停止供氣，氣壓消失后，膜片本身在彈性作用下使孔眼自動閉合，由于 水壓的作用，膜片壓實在管壁上。因此，污水不會倒流而堵塞孔眼。但由于這種膜片的開孔 直徑直接影響到氧的利用率，因此，開孔直徑應(yīng)適當(dāng)。開孔直徑過大，氧的利用率較低，開孔 直徑過小，氧利用率高，但阻力增大，橡膠膜片對材質(zhì)的要求高。 中氣泡和大氣泡曝氣器，雖然不易堵塞，但氧利用率低，目前已應(yīng)用不多。由于鼓 風(fēng)曝氣需要利用鼓風(fēng)機(jī)，因此存在噪聲大的問題，同時在水下的布?xì)夤苈废到y(tǒng)容易腐蝕。
機(jī)械曝氣，主要包括表面曝氣和射流曝氣等形式，表面曝氣利用葉輪將水濺起，使 其在空氣中自然復(fù)氧，由于其原理是將表層水充分復(fù)氧，此種形式不適用于水深較大的情 況。射流曝氣，利用高速水流通過喉管產(chǎn)生的負(fù)壓，將空氣吸入，混合后噴出，此種形式容易 形成曝氣死區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種多功能高效曝氣器及其使用 方法。
技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種多功能高效曝氣器及其使用方法。 本發(fā)明公開的多功能高效曝氣器，包括電機(jī)、變頻器、減速機(jī)、固定架、氣孔、消泡 槳、吸氣渦輪、一組攪拌葉輪、限位裝置和空心軸，所述空心軸通過固定架和限位裝置豎直 固定，空心軸上端從上往下依次設(shè)有和空心軸同軸的電機(jī)和減速機(jī)，變頻器設(shè)在固定架上， 空心軸從上往下依次設(shè)有氣孔、消泡槳、吸氣渦輪和攪拌葉輪，氣孔設(shè)在固定架與水面之 間；消泡槳設(shè)在水面上方略浸于水中；吸氣渦輪設(shè)在水面下方100-200cm處；攪拌葉輪根據(jù)
3不同的水深和池型可選擇一個或多個的攪拌葉輪。 本發(fā)明公開的多功能高效曝氣器的使用方法主要利用了文丘原理，高速流動的液 體使吸氣渦輪內(nèi)部形成負(fù)壓，將空氣從外部吸入。使用時，啟動電機(jī)，帶動空心軸及軸上的 葉輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)吸氣渦輪達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速200-450r/min時，吸氣渦輪附近產(chǎn)生足夠大的負(fù)壓， 將空氣由空心軸上的氣孔大量吸入，經(jīng)由空心軸，從吸氣渦輪間的出氣孔噴出，在吸氣渦輪 附近的剪力和動壓變動力的作用下，產(chǎn)生非常細(xì)小微氣泡，大大增加了氣泡的比表面積。消 泡槳可將水面的泡沫切碎，池內(nèi)循環(huán)的升流和降流使液面不斷更新，將液面的泡沫帶入池 底，泡沫被帶動使氣泡表面的局部厚度產(chǎn)生變化，同時水流使泡沫表面壓力不均，從而導(dǎo)致 泡沫的破裂，達(dá)到消泡的目的。吸氣渦輪下方有一層或多層攪拌葉輪，數(shù)量視水深和服務(wù)面 積而定，其作用一是產(chǎn)生軸向流，將上層吸氣渦輪產(chǎn)生的氣泡帶入池底，垂直向下的水流， 再碰到池底后反射，沿池壁上升，使水流以降流與升流的形式在池內(nèi)循環(huán)，避免產(chǎn)生死角， 同時使氣泡均勻分布于池內(nèi)；其作用二是下層的攪拌葉輪可將池底污泥帶起，使污泥呈懸 浮狀態(tài)，氣、液、固三相充分接觸，增大了氧氣的傳質(zhì)速率和利用率，從而實現(xiàn)充分曝氣。
利用變頻器降低軸的轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速小于臨界轉(zhuǎn)速時，吸氣渦輪不具有吸氣功能，攪 拌葉輪功能不變，即實現(xiàn)了曝氣模式到攪拌模式的轉(zhuǎn)變。而且可根據(jù)服務(wù)面積使用一臺或 多臺曝氣器。 由于目前污水處理脫氮除磷的需要，需要污水處理工藝在好氧缺氧厭氧模式之間
切換，此時可通過變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)曝氣與攪拌模式間的自由切換，這樣，不用額
外增加設(shè)備，就可以營造好氧、缺氧和厭氧的環(huán)境，實現(xiàn)污水的脫氮除磷。 有益效果本發(fā)明提供的一種多功能高效曝氣器及其使用方法，可兼顧曝氣和攪
拌的功能，可以方便污水處理工藝實現(xiàn)好氧、缺氧和厭氧條件的自由切換；氧的傳質(zhì)速率
高，充氧效果好；無需鼓風(fēng)機(jī)和配套的管路系統(tǒng)，使總設(shè)備的造價大大降低，無噪音；而且
適用于各種水深的環(huán)境，適應(yīng)能力強(qiáng)；同時具有獨特的消泡功能，可以消除曝氣池表面的氣
泡；產(chǎn)生里良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。


附圖1為本發(fā)明中的曝氣器結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為本發(fā)明的工作示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。 本發(fā)明公開了一種多功能高效曝氣器，包括電機(jī)1、變頻器3、減速機(jī)2、固定架4、 氣孔5、消泡槳6、吸氣渦輪7、一組攪拌葉輪8、限位裝置9和空心軸10，所述空心軸10通過 固定架4和限位裝置9豎直固定，空心軸10上端從上往下依次設(shè)有和空心軸10同軸的電 機(jī)1和減速機(jī)2，變頻器3設(shè)在固定架4上，空心軸10從上往下依次設(shè)有氣孔5、消泡槳6、 吸氣渦輪7和攪拌葉輪8，氣孔5設(shè)在固定架4與水面之間；消泡槳6設(shè)在水面上方，槳葉 略浸于水中；吸氣渦輪7設(shè)在水面下方100-200cm處；攪拌葉輪8根據(jù)不同的水深和池型可 選擇一個或多個的攪拌葉輪。 實施例1 :需曝氣時，啟動電機(jī)l，帶動空心軸10及軸上的葉輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)吸氣渦輪7達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速(200-450r/min)時，吸氣渦輪7附近產(chǎn)生足夠大的負(fù)壓，將空氣由空心軸10 上的氣孔5大量吸入，經(jīng)由空心軸IO，從吸氣渦輪7間的出氣孔噴出，在吸氣渦輪7附近的 剪力和動壓變動力的作用下，產(chǎn)生非常細(xì)小微氣泡，大大增加了氣泡的比表面積。消泡槳6 可將水面的泡沫切碎，池內(nèi)循環(huán)的升流和降流使液面不斷更新，將液面的泡沫帶入池底，泡 沫被帶動使氣泡表面的局部厚度產(chǎn)生變化，同時水流使泡沫表面壓力不均，從而導(dǎo)致泡沫 的破裂，達(dá)到消泡的目的。吸氣渦輪7下方有一層或多層攪拌葉輪8，數(shù)量視水深和服務(wù)面 積而定，其作用是產(chǎn)生軸向流，將上層吸氣渦輪7產(chǎn)生的氣泡帶入池底，垂直向下的水流， 再碰到池底后反射，沿池壁上升，使水流以降流與升流的形式在池內(nèi)循環(huán)，避免產(chǎn)生死角， 同時使氣泡均勻分布于池內(nèi)；同時下層的攪拌葉輪8可將池底污泥帶起，使污泥呈懸浮狀 態(tài)，氣、液、固三相充分接觸，增大了氧氣的傳質(zhì)速率和利用率，從而實現(xiàn)充分曝氣。
實施例2 :當(dāng)需要對污水進(jìn)行脫氮除磷時，需要污水處理工藝在好氧缺氧厭氧模 式之間切換。啟動電機(jī)1，帶動空心軸10及軸上的葉輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)吸氣渦輪7達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速 (200-450r/min)時，吸氣渦輪7附近產(chǎn)生足夠大的負(fù)壓，將空氣由空心軸10上的氣孔5大 量吸入，經(jīng)由空心軸IO，從吸氣渦輪7間的出氣孔噴出，在吸氣渦輪7附近的剪力和動壓變 動力的作用下，產(chǎn)生非常細(xì)小微氣泡，大大增加了氣泡的比表面積。消泡槳6可將水面的泡 沫切碎，池內(nèi)循環(huán)的升流和降流使液面不斷更新，將液面的泡沫帶入池底，泡沫被帶動使氣 泡表面的局部厚度產(chǎn)生變化，同時水流使泡沫表面壓力不均，從而導(dǎo)致泡沫的破裂，達(dá)到消 泡的目的。吸氣渦輪7下方有一層或多層攪拌葉輪8，數(shù)量視水深和服務(wù)面積而定，其作用 是產(chǎn)生軸向流，將上層吸氣渦輪7產(chǎn)生的氣泡帶入池底，垂直向下的水流，再碰到池底后反 射，沿池壁上升，使水流以降流與升流的形式在池內(nèi)循環(huán)，避免產(chǎn)生死角，同時使氣泡均勻 分布于池內(nèi)；同時下層的攪拌葉輪8可將池底污泥帶起，使污泥呈懸浮狀態(tài)，氣、液、固三相 充分接觸，增大了氧氣的傳質(zhì)速率和利用率，此時處理水中為好氧環(huán)境。利用變頻器3調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速小于臨界轉(zhuǎn)速(200-450r/min)時，吸氣渦輪7周邊的負(fù)壓不足以將外界的空 氣吸入，因此，此時吸氣渦輪7不具有吸氣功能，但攪拌葉輪8仍然具有足夠的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生軸 向流，達(dá)到固、液充分混合的目的，實現(xiàn)攪拌的功能，同時消泡槳6正常運(yùn)轉(zhuǎn)，仍然具有消泡 的功能，在曝氣器由曝氣模式切換為攪拌模式的初期，由于此時水中還存在一定濃度的溶 解氧，此時，處理水中為缺氧環(huán)境。當(dāng)溶解氧逐漸消耗殆盡，池內(nèi)為厭氧環(huán)境。因此通過變 頻器3的控制，能夠在好氧缺氧厭氧模式之間切換，這樣就滿足了污水脫氮除磷所需的三 種環(huán)境。 本發(fā)明提供了一種曝氣方法的思路及方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很 多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍，本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種多功能高效曝氣器，其特征是，包括電機(jī)(1)、變頻器(3)、減速機(jī)(2)、固定架(4)、氣孔(5)、消泡槳(6)、吸氣渦輪(7)、一組攪拌葉輪(8)、限位裝置(9)和空心軸(10)，所述空心軸(10)通過固定架(4)和限位裝置(9)豎直固定，空心軸(10)上端從上往下依次設(shè)有與空心軸(10)同軸的電機(jī)(1)和減速機(jī)(2)，變頻器(3)設(shè)在固定架(4)上，空心軸(10)從上往下依次設(shè)有氣孔(5)、消泡槳(6)、吸氣渦輪(7)和攪拌葉輪(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能高效曝氣器，其特征是，所述的攪拌葉輪(8)根據(jù)池深 來選擇一個或多個攪拌葉輪(8)。
3. —種多功能高效曝氣器的使用方法，其特征是，曝氣時，啟動電機(jī)(l)，在電機(jī)(1)的 帶動下空心軸(10)、消泡槳(6)、吸氣渦輪(7)和攪拌葉輪(8)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)吸氣渦輪(7)的轉(zhuǎn)速 達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速200-450r/min時，吸氣渦輪(7)附近形成負(fù)壓，空氣由空心軸(10)上端的氣 孔(5)吸入，并由吸氣渦輪(7)上的小孔噴出，同時吸氣渦輪(7)附近的剪力和動壓變動的 力使大氣泡分散成細(xì)小的微氣泡；消泡漿(6)將大的氣泡切碎，同時由于攪拌葉輪(8)的作 用形成軸向流使液面不斷更新，將表面的泡沫帶入池底；攪拌葉輪(8)使池內(nèi)形成軸向流， 將吸氣渦輪(7)產(chǎn)生的氣泡帶入池底，使氣泡均勻地分散在曝氣池內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多功能高效曝氣器及其使用方法，曝氣時，啟動電機(jī)，在電機(jī)的帶動下空心軸、消泡槳、吸氣渦輪和攪拌葉輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)吸氣渦輪的轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時，空氣由空心軸上端的氣孔吸入，并由渦輪上的小孔噴出，同時渦輪附近的剪力和動壓變動的力使大氣泡分散成細(xì)小的微氣泡；消泡漿將大的氣泡切碎，同時由于攪拌葉輪的作用形成軸向流使液面不斷更新，將表面的泡沫帶入池底，攪拌葉輪起到混合攪拌的作用，使氣泡均勻地分散在反應(yīng)器內(nèi)，同時使污泥呈懸浮狀態(tài)，實現(xiàn)了氣-固-液三相充分接觸。本發(fā)明提供的曝氣方法，氧的傳質(zhì)速率高，充氧效果好，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。
文檔編號C02F7/00GK101767887SQ20101902601
公開日2010年7月7日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者馮振鵬, 章北平, 蔣陽亮, 金儒霖, 黃曉輝 申請人:宜興陽源環(huán)境工程有限公司