專利名稱：旋流剪切氣泡曝氣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及污水的好氧生物處理，特別指對(duì)城鎮(zhèn)污水處理與污水廠提標(biāo)改 造、各種有機(jī)工業(yè)廢水處理與提標(biāo)改造、微污染源水處理進(jìn)行充氧的旋流剪切氣泡曝氣器。
背景技術(shù)：
在污水好氧生物處理工程中，水處理工作者采用曝氣方法來(lái)滿足好氧微生物新陳 代謝過(guò)程中的氧量。因此，曝氣設(shè)備成為這種處理方法的最主要部件。曝氣設(shè)備的優(yōu)劣及 運(yùn)行情況的好壞，直接影響到污水處理的效率和日常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，有的甚至影響整個(gè)污水處 理系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的成敗。目前，國(guó)內(nèi)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)所采用的曝氣設(shè)備主要有大、中氣泡曝氣器和微孔曝氣 器兩大類。工程中常用的大、中氣泡曝氣器有穿孔管曝氣器、穿孔散流曝氣器、雙環(huán)傘形 曝氣器、固定螺旋曝氣器、盆形曝氣器、動(dòng)態(tài)曝氣器。該類曝氣器屬非多孔性擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，雖不 易堵塞，阻力損失較小，但所需空氣量多，氣泡大，汽水接觸面小，氧的利用率低，能耗高，水 流的擾動(dòng)攪拌程度過(guò)大。大、中氣泡曝氣器雖結(jié)構(gòu)可靠，但低效。工程中常用的微孔曝氣器 有網(wǎng)狀膜中微孔曝氣器、鐘罩式微孔曝氣器、平板式微孔曝氣器、可張中微孔曝氣器、聚乙 烯棒狀微孔曝氣器、懸掛曝氣鏈等。該類曝氣器屬多孔性擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，雖氣泡細(xì)小，氧的利用 率高，但極易堵塞、破損，阻力損失大，且使用條件苛刻，空氣需要過(guò)濾凈化。使用微孔曝氣 器將使空氣阻力損失增大，鼓風(fēng)機(jī)的壓力隨之升高，水處理工作者期望的因空氣利用率提 高而節(jié)約的電力有一部分將被風(fēng)壓升高值而抵消，其實(shí)際能耗也高，升壓值過(guò)高時(shí)將會(huì)憋 壞風(fēng)機(jī)。另外，微孔曝氣器由于氣量小，曝氣時(shí)氣泡平穩(wěn)上升，互相碰撞少，氣泡上升時(shí)帶動(dòng) 的水流速度也較小，水流的擾動(dòng)攪拌程度過(guò)小。微孔曝氣器雖然高效，但結(jié)構(gòu)不可靠。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)加以改進(jìn)， 提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，簡(jiǎn)單可靠、不堵塞、氧的利用率高、阻力損失小、能耗低、空氣不需 過(guò)濾凈化的旋流剪切氣泡曝氣器。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種旋流剪切氣泡曝 氣器，包括進(jìn)氣底座、單向閥、氣體分配器、反應(yīng)外筒、反應(yīng)內(nèi)筒、及剪切氣泡擴(kuò)散盤，其特點(diǎn) 是所述單向閥設(shè)置于進(jìn)氣底座上，一面與該進(jìn)氣底座連接，另一面與反應(yīng)外筒連接；該氣 體分配器設(shè)置在單向閥及反應(yīng)外筒內(nèi)，其底部與進(jìn)氣底座連接，上部與剪切氣泡擴(kuò)散盤連 接，該氣體分配器的外圍與反應(yīng)外筒間設(shè)置該反應(yīng)內(nèi)筒；該剪切氣泡擴(kuò)散盤底部設(shè)有一級(jí) 和二級(jí)旋流臺(tái)階，該一級(jí)和二級(jí)旋流臺(tái)階上設(shè)有齒。所述一級(jí)、和二級(jí)旋流臺(tái)階外圍分別均布有一圈傾斜設(shè)置的旋流板。所述的齒包 括一級(jí)和二級(jí)旋流臺(tái)階的外圍靠近旋流板處設(shè)有的三角形齒，及該一級(jí)旋流臺(tái)階正面上均 布的垂直向上的錐狀齒，該剪切氣泡擴(kuò)散盤的背面均布有垂直向下的錐狀齒。所述氣體分配器為空心長(zhǎng)錐體，并沿錐體壁面呈階梯狀分布有三級(jí)，各級(jí)于錐體壁面依次沿正、反切線開(kāi)有斜縫，形成三級(jí)異向旋流排氣孔。所述反應(yīng)外筒上部的擴(kuò)散口上 設(shè)有數(shù)個(gè)齒。本實(shí)用新型采用大孔(相對(duì)微孔而言)條縫高速噴射配氣，立體剪切氣泡擴(kuò)散綜合 作用碎泡原理，氣泡大小更合適，分布更均勻，很好地解決了 (1)為確保污水充分混合，活 性污泥處于懸浮狀態(tài)，曝氣器擴(kuò)散的氣泡直徑應(yīng)足夠大；為提高氧的利用率，曝氣器擴(kuò)散的 氣泡直徑應(yīng)足夠小；(2)為確保曝氣池沿池長(zhǎng)方向布?xì)饩鶆颍貧馄鞯目諝庾枇?yīng)足夠大； 為降低曝氣器的能耗，曝氣器的空氣阻力應(yīng)足夠小的兩大難題。


圖1是本實(shí)用新型的裝配結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1沿E-E線的剖面圖。圖4是圖1沿F-F線的剖面圖。圖5是氣體分配器的剖面圖。圖如是圖5沿A-A線的剖面圖。圖恥是圖5沿B-B線的剖面圖。圖5c是圖5沿C-C線的剖面圖。圖6是圖5的俯視圖。
具體實(shí)施方式
由圖1至6可知，本實(shí)用新型包括進(jìn)氣底座1、單向閥2、氣體分配器3、反應(yīng)外筒 4、反應(yīng)內(nèi)筒5、及剪切氣泡擴(kuò)散盤6。該單向閥2設(shè)置于進(jìn)氣底座1上，一面與該進(jìn)氣底座 1連接，另一面與反應(yīng)外筒4連接；該氣體分配器3設(shè)置在單向閥2及反應(yīng)外筒4內(nèi)，其底 部與進(jìn)氣底座1連接(可采用螺紋連接或者緊配合插接)，上部與剪切氣泡擴(kuò)散盤6連接(可 采用套接或者螺紋連接)；該氣體分配器3的外圍與反應(yīng)外筒4間設(shè)置該反應(yīng)內(nèi)筒5。繼續(xù)參見(jiàn)圖1，該反應(yīng)外筒4上部的擴(kuò)散口上設(shè)有數(shù)個(gè)齒41。配合參見(jiàn)圖5至圖 6，該氣體分配器3為空心長(zhǎng)錐體，并沿錐體壁面呈階梯狀分布有三級(jí)，各級(jí)在錐體壁面上 依次沿正、反切線開(kāi)有斜縫31 (參見(jiàn)圖5^圖恥、及圖5c，分別表示各級(jí)的剖示圖)，形成三 級(jí)異向旋流排氣孔。配合參見(jiàn)圖3及圖4，該剪切氣泡擴(kuò)散盤6底部設(shè)有一級(jí)旋流臺(tái)階61 和二級(jí)旋流臺(tái)階62，該一、二級(jí)旋流臺(tái)階(61、62)上設(shè)有齒63，該齒包括該一級(jí)旋流臺(tái)階 61正面上均布有垂直向上的錐狀齒(見(jiàn)圖3)，在一、二級(jí)旋流臺(tái)階外圍設(shè)有的三角形齒；該 一、二級(jí)旋流臺(tái)階外圍均布有一圈傾斜設(shè)置的旋流板7 ；該剪切氣泡擴(kuò)散盤6的背面均布有 垂直向下的錐狀齒64。本實(shí)用新型的工作原理和過(guò)程內(nèi)、外部循環(huán)反應(yīng)氣體從進(jìn)氣底座1進(jìn)入后，由氣體分配器3的三級(jí)異向旋流排 氣孔依次沿正、反切線方向排出和反應(yīng)內(nèi)筒5內(nèi)壁碰撞，對(duì)污水進(jìn)行適度的混合攪拌，同時(shí) 帶動(dòng)基質(zhì)(混合液)形成上升流，大部分上升流在剪切氣泡擴(kuò)散盤6的作用下，在曝氣器上部 形成擴(kuò)散上升主體，部分上升流沿反應(yīng)內(nèi)筒5和反應(yīng)外筒4之間的通道，形成下降回流，回 流不足部分由反應(yīng)外筒4底部的孔口補(bǔ)充基質(zhì)(混合液)，使曝氣器形成完整的內(nèi)部循環(huán)反 應(yīng)。同時(shí)反應(yīng)外筒4與周邊混合液又形成外部循環(huán)反應(yīng)。曝氣器內(nèi)部的循環(huán)相對(duì)稱為微循 環(huán)，微循環(huán)過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)延時(shí)強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程，其原理類似于微型單元氧化溝。[0024]布?xì)馍疃葍?yōu)化由于內(nèi)、外部循環(huán)的存在，布?xì)馍疃纫巡皇俏锢硪饬x上的氣體分配 器3排氣孔位置，加上曝氣器的外部循環(huán)，在曝氣器排氣孔下部已是一個(gè)有效的傳質(zhì)區(qū)域。非動(dòng)力剪切擴(kuò)散氣體除了經(jīng)氣體分配器3的三級(jí)異向旋流排氣孔的正、反切割 和與污水混合攪拌作用外，曝氣器頂部的剪切氣泡擴(kuò)散盤6背面的垂直齒狀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)外 筒4上部的擴(kuò)散口齒狀結(jié)構(gòu)形成一個(gè)對(duì)流切割區(qū)域，使氣泡在此進(jìn)行全方位的碰撞、密集 型切割、滯留和加速氣液界面交換，增加了空氣與液面接觸的面積，延長(zhǎng)了空氣與液面接觸 時(shí)間，加快了氣液膜面更新的速度。剪切氣泡擴(kuò)散盤6中部的通道保證了曝氣器上部沒(méi)有 氣體擴(kuò)散死區(qū)，提高了傳質(zhì)和動(dòng)力效能。氣量智能混合調(diào)節(jié)氣體分配器3的三級(jí)異向旋流排氣孔在豎向具有一定的高度 和開(kāi)孔面積的差別，可根據(jù)氣量大小智能分配排氣量，保證氣量由小到大變化時(shí)排氣孔的 切割混合作用同時(shí)有效。三級(jí)異向旋流排氣作用使氣體在氣體分配器3外形成最佳的氣、 水混合反應(yīng)過(guò)程。本實(shí)用新型所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非 對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域中工 程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求1.一種旋流剪切氣泡曝氣器，包括進(jìn)氣底座(1)、單向閥(2)、氣體分配器(3)、反應(yīng)外 筒(4)、反應(yīng)內(nèi)筒(5)、及剪切氣泡擴(kuò)散盤(6)，其特征在于所述單向閥(2)設(shè)置于進(jìn)氣底座 (1)上，一面與該進(jìn)氣底座(1)連接，另一面與反應(yīng)外筒(4)連接；該氣體分配器(3)設(shè)置在 單向閥(2)及反應(yīng)外筒(4)內(nèi)，其底部與進(jìn)氣底座(1)連接，上部與剪切氣泡擴(kuò)散盤(6)連 接，該氣體分配器(3)的外圍與反應(yīng)外筒(4)間設(shè)置該反應(yīng)內(nèi)筒(5);該剪切氣泡擴(kuò)散盤(6) 底部設(shè)有一級(jí)旋流臺(tái)階(61)和二級(jí)旋流臺(tái)階(62)，該一級(jí)和二級(jí)旋流臺(tái)階(61、62)上設(shè)有 齒(63)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流剪切氣泡曝氣器，其特征在于所述一級(jí)、和二級(jí)旋流臺(tái) 階(61、62)外圍分別均布有一圈傾斜設(shè)置的旋流板(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流剪切氣泡曝氣器，其特征在于所述的齒包括一級(jí)旋流 臺(tái)階(61)正面上均布有垂直向上的錐狀齒，以及在一、二級(jí)旋流臺(tái)階外圍設(shè)有的三角形齒， 所述的剪切氣泡擴(kuò)散盤(6)的背面均布有垂直向下的錐狀齒(64)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流剪切氣泡曝氣器，其特征在于所述氣體分配器(3)為空 心長(zhǎng)錐體，并沿錐體壁面呈階梯狀分布有三級(jí)，各級(jí)于錐體壁面依次沿正、反切線開(kāi)有斜縫 (31)，形成三級(jí)異向旋流排氣孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流剪切氣泡曝氣器，其特征在于所述反應(yīng)外筒(4)上部的 擴(kuò)散口上設(shè)有數(shù)個(gè)齒(41)。
專利摘要一種旋流剪切氣泡曝氣器，包括進(jìn)氣底座、單向閥、氣體分配器、反應(yīng)外筒、反應(yīng)內(nèi)筒、及剪切氣泡擴(kuò)散盤，所述單向閥設(shè)置于進(jìn)氣底座上，一面與該進(jìn)氣底座連接，另一面與反應(yīng)外筒連接；該氣體分配器設(shè)置在單向閥及反應(yīng)外筒內(nèi)，其底部與進(jìn)氣底座連接，上部與剪切氣泡擴(kuò)散盤連接，該氣體分配器的外圍與反應(yīng)外筒間設(shè)置該反應(yīng)內(nèi)筒；該剪切氣泡擴(kuò)散盤底部設(shè)有一級(jí)和二級(jí)旋流臺(tái)階，該一級(jí)和二級(jí)旋流臺(tái)階上設(shè)有齒。本實(shí)用新型采用大孔(相對(duì)微孔而言)條縫高速噴射配氣，剪切氣泡擴(kuò)散綜合作用碎泡原理，氣泡大小更合適，分布更均勻。
文檔編號(hào)C02F3/12GK201932953SQ20112004306
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者唐傳祥, 曾丁松, 杜成瓊, 游建軍, 禹芝文, 黃志紅 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院, 云南國(guó)水環(huán)保科技有限公司