間歇式曝氣裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及間歇式曝氣裝置，提供了一種間歇式曝氣裝置，它包括：底部開放的空氣箱（1），置于空氣箱（1）中的浮球（2）、重力球（3）、杠桿（4）、排氣閥門（5）和U型排氣管（6），以及與空氣箱（1）連接的氣源管道（7），其中，通過氣源管道（7）連續(xù)向空氣箱（1）中加入氣體；當(dāng)空氣箱（1）中的氣體積累到一定體積后，浮球（2）和重力球（3）通過杠桿（4）控制排氣閥門（5）打開，空氣箱（1）中的氣體一次性放出；當(dāng)空氣箱（1）中的氣體放出后，浮球（2）和重力球（3）通過杠桿（4）控制排氣閥門（5）關(guān)閉，當(dāng)氣體重新在空氣箱（1）中積累至一定體積后，浮球（2）和重力球（3）通過杠桿（4）控制排氣閥門（5）打開再放出氣體。
【專利說明】間歇式曝氣裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型間歇式曝氣裝置，更具體地說，涉及一種采用浮力與重力原理控制排氣閥門開閉以實現(xiàn)間歇曝氣，從而實現(xiàn)曝氣均勻且不受設(shè)備小角度傾斜影響的新型間歇式曝氣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)境保護(hù)要求越來越嚴(yán)格，水處理技術(shù)發(fā)展迅速，20世紀(jì)90年代以來，膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)越來越多應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。MBR技術(shù)中浸入式中空纖維膜或者平板膜組件的膜單元都需要在過濾操作時向膜組件下側(cè)濃水中通入空氣，產(chǎn)生的氣泡自下而上運(yùn)行，在膜外側(cè)形成強(qiáng)烈的剪切流，從而控制膜表面形成的濾餅和濃差極化層的厚度和形成速率以達(dá)到延緩膜污染的目的。曝氣過程中需要消耗大量的能量，在實際運(yùn)行過程中其實并不需要連續(xù)曝氣攪拌，適當(dāng)?shù)拈g歇曝氣也可以達(dá)到和連續(xù)曝氣一樣達(dá)到控制膜污染的目的。
[0003]現(xiàn)有的間歇曝氣方式主要有兩種，一種是通過閥門不同快速切換達(dá)到間歇曝氣，另一種是通過U形管和虹吸作用來實現(xiàn)間歇曝氣(CN 201850172U)。第一種方案存在閥門過多且要求閥門不?？焖偾袚Q操作不易實現(xiàn)的問題；第二種方案存在設(shè)備稍微傾斜時曝氣受影響很大同時一個曝氣罐中不同曝氣口曝氣不均勻的問題。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中公開了一種通過曝氣管上的閥門的交替開閉來實現(xiàn)間歇曝氣的方法(CN 201220925Y)，但是該方法需要較多的閥門，同時在較短時間來控制閥門的不斷開閉對閥門的可靠性要求很嚴(yán)格，增加了設(shè)備的投資。還公開了一種是通過U形管和虹吸作用來實現(xiàn)間歇曝氣(CN 201850172U)，但該方案存在設(shè)備傾斜時無法正常實現(xiàn)間歇曝氣，且在同一個空氣罐中多個曝氣點時無法控制均勻曝氣的問題。
`[0005]迄今為止，本領(lǐng)域尚未解決傳統(tǒng)的浸入式膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行方式中連續(xù)曝氣能耗過高，且現(xiàn)有的間歇曝氣設(shè)備出現(xiàn)傾斜時曝氣不正常的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種新型間歇式曝氣裝置，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
[0007]本發(fā)明提供了一種間歇式曝氣裝置，它包括:底部開放的空氣箱，置于空氣箱中的浮球、重力球、杠桿、排氣閥門和U型排氣管，以及與空氣箱連接的氣源管道，其中，通過氣源管道連續(xù)向空氣箱中加入氣體；當(dāng)空氣箱中的氣體積累到一定體積后，浮球和重力球通過杠桿控制排氣閥門打開，空氣箱中的氣體一次性放出；當(dāng)空氣箱中的氣體放出后，浮球和重力球通過杠桿控制排氣閥門關(guān)閉，當(dāng)氣體重新在空氣箱中積累至一定體積后，浮球和重力球通過杠桿控制排氣閥門打開再放出氣體。
[0008]在一個優(yōu)選的實施方式中,所述浮球、重力球和杠桿組成一個杠桿體系，該杠桿體系根據(jù)空氣箱中的空氣量的多少，即液位的高低而上下移動。
[0009]在另一個優(yōu)選的實施方式中，由浮球、重力球和杠桿組成的杠桿體系中浮球、重力球、杠桿與排氣閥門的重量比為0.1-10，體積比為1-100。
[0010]在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述重力球的密度小于空氣箱中放置的溶液的密度。
[0011]在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述U型排氣管的下端是封閉式的。
[0012]在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述U型排氣管的下端是開口式的。
[0013]在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述浮球、重力球、杠桿和排氣閥門在所述空氣箱傾斜的狀況下控制空氣箱中的氣體間歇排出。
[0014]在另一個優(yōu)選的實施方式中，在沒有向空氣箱中加入氣體時，空氣箱中處于滿液位，浮球受浮力影響而頂住杠桿，使排氣閥門處于閉合狀態(tài)；當(dāng)通過氣源管道向空氣箱中通入連續(xù)空氣時，空氣積累排出空氣箱中的液體，導(dǎo)致液位下降，當(dāng)液位下降到一定水平時，重力球受重力影響而下降，通過杠桿作用拉開排氣閥門，空氣箱中的氣體通過U形排氣管一次性放出。
[0015]在另一個優(yōu)選的實施方式中，當(dāng)空氣箱中的氣體排出后，其液位上升同時也帶動浮球一起上升，浮球帶動杠桿，使排氣閥門重新關(guān)閉；空氣箱中氣體重新開始積累至液位到達(dá)重力球，通過杠桿拉開排氣閥門后重新放出空氣箱中的氣體。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本申請實施例1的間歇式曝氣裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖，其中，U型排氣管的下端封閉。
[0017]圖2是根據(jù)本申請實施例2的間歇式曝氣裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖，其中，U型排氣管的下端留有開口，以防止污泥積累在U型管下端。
[0018]圖3是根據(jù)本發(fā)明的排氣閥門的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是根據(jù)本發(fā)明的空氣箱的進(jìn)氣示意圖，其中，由于水壓作用，空氣箱中水位高于浮球中心線，通過氣源管道連續(xù)向空氣箱中打入空氣。
[0020]圖5是根據(jù)本發(fā)明的空氣箱的間歇排氣的示意圖，其中，空氣箱中積累氣體越來越多，排開空氣箱中的水位至重力球位置，重力球失去浮力由于重力而下降并通過杠桿打開排氣閥，空氣箱中的氣體通過排氣閥門排出。
[0021]圖6是根據(jù)本發(fā)明的空氣箱的排氣進(jìn)水示意圖，其中，氣體排開，空氣箱中的水位重新上升至浮球中心線水平，排氣閥門由于浮球的浮力作用通過杠桿關(guān)閉，空氣箱中重新積累空氣。
[0022]圖7是根據(jù)本發(fā)明的間歇式曝氣裝置的3D示意圖。
[0023]圖8示出了對本發(fā)明的間歇式曝氣裝置的測試結(jié)果，示出了氣源流量與曝氣間歇時間關(guān)系。
【具體實施方式】
[0024]本發(fā)明的發(fā)明人在經(jīng)過了廣泛而深入的研究之后發(fā)現(xiàn)，利用物體的浮力、重力和杠桿原理來開啟和關(guān)閉設(shè)備中的排氣閥門從而達(dá)到可以在空氣箱中實現(xiàn)進(jìn)氣-排氣步驟，即間歇曝氣的目的；從而可以達(dá)到可以節(jié)省能耗的目的，同時解決了現(xiàn)有的間歇曝氣設(shè)備出現(xiàn)傾斜時曝氣不正常問題?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得以完成。[0025]本發(fā)明提供了一種新型間歇式曝氣裝置，其是一種通過空氣箱中液位高低來控制排氣閥門的開啟與關(guān)閉以達(dá)到間歇曝氣的設(shè)備。該技術(shù)的基本原理是通過浮力、重力及杠桿原理使排氣閥門隨空氣箱中的液位的變化來控制閥門的開啟與關(guān)閉。
[0026]本發(fā)明的間歇式曝氣裝置的技術(shù)方案主要通過浮力-重力-杠桿原理控制排氣閥門的開啟與關(guān)閉來實現(xiàn)，該裝置設(shè)有浮球(2 )、重力球(3 )、杠桿(4)、排氣閥門(5 )和空氣箱
(1)，以及U型排氣管(6)和氣源管道(7)，該裝置可以利用水的浮力、物體的重力和杠桿原理，使排氣閥門(5 )可以隨液位的升降而關(guān)閉開啟。
[0027]本發(fā)明的間歇式曝氣裝置的技術(shù)原理步驟如下所示:
[0028](i)在沒有向空氣箱(1)中加入氣體時，空氣箱(1)中處于滿液位，浮球(2)受浮力影響而頂住杠桿(4)，使排氣閥門(5)處于閉合狀態(tài)。通過氣源管道向空氣箱(1)中通入連續(xù)空氣時，空氣積累排出空氣箱(1)中的液體，導(dǎo)致液位下降，當(dāng)液位下降到一定程度時，重力球(3)受重力影響而下降，通過杠桿作用拉開排氣閥門(5)，空氣箱(1)中的氣體通過U形排氣管(6) —次性排出。
[0029](ii)空氣箱(1)中的氣體排出后，其液位上升同時也帶動浮球(2 ) 一起上升，浮球
(2)帶動杠桿(4)，使排氣閥門(5)重新關(guān)閉，空氣箱(1)中氣體重新開始積累至液位到達(dá)重力球(3);在通過杠桿(4)拉開排氣閥門(5)時重新進(jìn)行上述(i)的步驟。如此重復(fù)進(jìn)行，達(dá)到將連續(xù)進(jìn)氣轉(zhuǎn)化為間歇曝氣的目的。
[0030]在本發(fā)明中，浮球(2)、重力球(3)和杠桿(4)組成一個杠桿體系，受空氣箱中的空氣量的多少，即液位的高低影響而上下移動。
[0031]在本發(fā)明中，排氣閥門(5)的開啟與關(guān)閉是由浮球(2)和重力球(3)通過杠桿(4)控制的。
[0032]在本發(fā)明中，浮球(2)、重力球(3)和杠桿(4)組成的杠桿體系中浮球(2)、重力球(3 )、杠桿(4)和排氣閥門(5 )的重量和體積呈合適比例(即，重量比為0.1-10，體積比為1-100)，從而實現(xiàn)根據(jù)空氣箱(1)中的空氣量的變化而上下移動，最終控制排氣閥門(5)的開啟和關(guān)閉。
[0033]在本發(fā)明中，重力球(3)的密度需要略小于裝置內(nèi)放置的溶液的密度。
[0034]在本發(fā)明中，浮球(2)、重力球(3)、杠桿(4)和排氣閥門(5)可以在曝氣裝置的空氣箱(1)傾斜的狀況下有效控制空氣箱(1)中的氣體間歇排出。
[0035]在本發(fā)明中，受排氣閥門的壓力作用空氣箱中的氣體積累時有一定壓力，不僅縮小了空氣箱的體積，同時間歇曝出的氣體有一定的氣壓使得可以達(dá)到更好的曝氣效果。
[0036]以下參看附圖。
[0037]圖1是根據(jù)本申請實施例1的間歇式曝氣裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該裝置主要通過浮力-重力-杠桿原理控制排氣閥門的開啟與關(guān)閉來實現(xiàn)，其中設(shè)有浮球
2、重力球3、杠桿4、排氣閥門5和空氣箱1，以及U型排氣管6和氣源管道7，其中，U型排氣管6的下端封閉；該裝置可以利用水的浮力、物體的重力和杠桿原理，使排氣閥門5可以隨液位的升降而關(guān)閉開啟。
[0038]圖2是根據(jù)本申請實施例2的間歇式曝氣裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該裝置中設(shè)有浮球2、重力球3、杠桿4、排氣閥門5和空氣箱1，以及下端有開口的U型排氣管6和氣源管道7 ;該裝置可以利用水的浮力、物體的重力和杠桿原理，使排氣閥門5可以隨液位的升降而關(guān)閉開啟；由于在U型排氣管6下端有開口，可以避免U型排氣管6底部出現(xiàn)積泥堵塞的現(xiàn)象。
[0039]圖3是根據(jù)本發(fā)明的排氣閥門的部分結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，浮球、重力球和杠桿組成的杠桿體系，根據(jù)空氣箱中的空氣量的變化而上下移動，最終控制U型排氣管上排氣閥門的開啟和關(guān)閉，其中，杠桿與U型排氣管上排氣閥門接觸處通過密封圈30保證閥門的密封性。
[0040]圖4是根據(jù)本發(fā)明的空氣箱的進(jìn)氣示意圖。如圖4所示，該裝置中設(shè)有浮球2、重力球3、杠桿4、排氣閥門5和空氣箱1，以及下端有開口的U型排氣管6和氣源管道7 ;在未向空氣箱I中加入氣體時，空氣箱I中的液位處于浮球2之上，浮球2受浮力影響通過杠桿4頂住排氣閥門5,使排氣閥門5處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0041]圖5是根據(jù)本發(fā)明的空氣箱的間歇排氣的示意圖。如圖5所示，該裝置中設(shè)有浮球2、重力球、杠桿、排氣閥門和空氣箱1，以及U型排氣管6和氣源管道7 ;通過氣源管道7不斷向空氣箱I中加入空氣，空氣箱I中的空氣積累排出空氣箱中的液體，導(dǎo)致液位下降；當(dāng)液位下降到一定程度時，重力球失去浮力同時受重力影響而下降，通過杠桿作用拉開排氣閥門，空氣箱I中的氣體通過U形排氣管6—次性排出。
[0042]圖6是根據(jù)本發(fā)明的空氣箱的排氣進(jìn)水示意圖。如圖6所示，該裝置中設(shè)有浮球
2、重力球、杠桿、排氣閥門和空氣箱1，以及U型排氣管6和氣源管道7 ;當(dāng)空氣箱I中的氣體排出后，里面液位上升至浮球2之上位置，浮球2帶動杠桿，使排氣閥門重新關(guān)閉，空氣箱I中的氣體重新開始積累，至一定液位后重復(fù)進(jìn)行上述排氣步驟。 [0043]圖7是根據(jù)本 發(fā)明的間歇式曝氣裝置的3D示意圖。如圖7所示，該裝置中設(shè)有浮球、重力球、杠桿、排氣閥門和空氣箱，以及U型排氣管。
[0044]本發(fā)明的主要優(yōu)點在于:
[0045]本發(fā)明的間歇式曝氣裝置與傳統(tǒng)的連續(xù)曝氣設(shè)備相比，可以降低設(shè)備運(yùn)行的能耗；并且，與其他現(xiàn)有的間歇式曝氣設(shè)備相比，可以避免設(shè)備出現(xiàn)一定角度的傾斜時導(dǎo)致曝氣不勻的狀況；此外，受排氣閥門的壓力作用空氣箱中的氣體積累時有一定壓力，不僅縮小了空氣箱的體積，同時間歇曝出的氣體有一定的氣壓使得可以達(dá)到更好的曝氣效果。
[0046]實施例
[0047]下面結(jié)合具體的實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。但是，應(yīng)該明白，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。下列實施例中未注明具體條件的試驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比和份數(shù)按體積計。
[0048]實施例1
[0049]本實施例中使用的間歇曝氣裝置如圖1所示。
[0050]【具體實施方式】如下:
[0051](i)在未向空氣箱I中加入氣體時，空氣箱I中的液位處于浮球2之上，浮球2受浮力影響通過杠桿4頂住排氣閥門5，使排氣閥門5處于關(guān)閉狀態(tài)，如圖4所示。
[0052](ii)通過氣源管道7不斷向空氣箱I中加入空氣，空氣箱I中的空氣積累排出空氣箱中的液體，導(dǎo)致液位下降；當(dāng)液位下降到一定程度時，重力球失去浮力同時受重力影響而下降，通過杠桿作用拉開排氣閥門，空氣箱I中的氣體通過U形排氣管6—次性排出。如圖5所示。
[0053](iii)當(dāng)空氣箱I中的氣體排出后，里面液位上升至浮球2之上位置，浮球2帶動杠桿，使排氣閥門重新關(guān)閉，空氣箱I中的氣體重新開始積累，至一定液位后重復(fù)進(jìn)行上述(i)中的步驟。如圖6所示。
[0054]實施例2
[0055]本實施例中使用的間歇曝氣裝置如圖2所示。
[0056]【具體實施方式】如下:
[0057](i)在未向空氣箱I中加入氣體時，空氣箱I中的液位處于浮球2之上，浮球2受浮力影響通過杠桿4頂住排氣閥門5，使排氣閥門5處于關(guān)閉狀態(tài)，如圖4所示。
[0058](ii)通過氣源管道7不斷向空氣箱I中加入空氣，空氣箱I中的空氣積累排出空氣箱中的液體，導(dǎo)致液位下降；當(dāng)液位下降到一定程度時，重力球失去浮力同時受重力影響而下降，通過杠桿作用拉開排氣閥門，空氣箱I中的氣體通過U形排氣管6—次性排出。如圖5所示。
[0059](iii)當(dāng)空氣箱I中的氣體排出后，里面液位上升至浮球2之上位置，浮球2帶動杠桿，使排氣閥門重新關(guān)閉，空氣箱I中的氣體重新開始積累，至一定液位后重復(fù)進(jìn)行上述(i)中的步驟。如圖6所示。
[0060]實施例3:測試本發(fā)明的間歇曝氣裝置
[0061]實施方式
`[0062]根據(jù)該本發(fā)明的間歇曝氣裝置的原理搭建間歇式曝氣試驗平臺測試間歇式曝氣的運(yùn)行情況。間歇式曝氣裝置的3D圖如圖7所示。
[0063]測試結(jié)果
[0064]測試結(jié)果如圖8所示。圖8中可以看出，基于本發(fā)明原理制作的測試裝置可以實現(xiàn)間歇曝氣效果，且在空氣箱容積一定的情況下，氣源流量越大曝氣間隔時間越短。
[0065]在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú)引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種間歇式曝氣裝置，它包括:底部開放的空氣箱(1)，置于空氣箱(1)中的浮球(2)、重力球(3)、杠桿(4)、排氣閥門(5)和U型排氣管(6)，以及與空氣箱(1)連接的氣源管道(7)，其中，通過氣源管道(7)連續(xù)向空氣箱(1)中加入氣體；當(dāng)空氣箱(1)中的氣體積累到一定體積后，浮球(2)和重力球(3)通過杠桿(4)控制排氣閥門(5)打開，空氣箱(1)中的氣體一次性放出；當(dāng)空氣箱(1)中的氣體放出后，浮球(2)和重力球(3)通過杠桿(4)控制排氣閥門(5)關(guān)閉，當(dāng)氣體重新在空氣箱(1)中積累至一定體積后，浮球(2)和重力球(3)通過杠桿(4)控制排氣閥門(5)打開再放出氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的間歇式曝氣裝置，其特征在于，所述浮球(2)、重力球(3)和杠桿(4)組成一個杠桿體系，該杠桿體系根據(jù)空氣箱(1)中的空氣量的多少，即液位的高低而上下移動。
3.如權(quán)利要求1所述的間歇式曝氣裝置，其特征在于，由浮球(2)、重力球(3)和杠桿(4)組成的杠桿體系中浮球(2)、重力球(3)、杠桿(4)與排氣閥門(5)的重量比為0.1-10，體積比為1_100。
4.如權(quán)利要求3所述的間歇式曝氣裝置，其特征在于，所述重力球(3)的密度小于空氣箱(1)中放置的溶液的密度。
5.如權(quán)利要求1所述的間歇式曝氣裝置，其特征在于，所述U型排氣管(6)的下端是封閉式的。
6.如權(quán)利要求1所述的間歇式曝氣裝置，其特征在于，所述U型排氣管(6)的下端是開口式的。
7.如權(quán)利要求1所述的間歇式曝氣裝置，其特征在于，所述浮球(2)、重力球(3)、杠桿(4)和排氣閥門(5)在所述空氣箱(1)傾斜的狀況下控制空氣箱(1)中的氣體間歇排出。
8.如權(quán)利要求1-7任一項所述的間歇式曝氣裝置，其特征在于，在沒有向空氣箱(1)中加入氣體時，空氣箱(1)中處于滿液位,浮球(2 )受浮力影響而頂住杠桿(4)，使排氣閥門(5)處于閉合狀態(tài)；當(dāng)通過氣源管道(7)向空氣箱(1)中通入連續(xù)空氣時，空氣積累排出空氣箱(1)中的液體，導(dǎo)致液位下降，當(dāng)液位下降到一定水平時，重力球(3)受重力影響而下降，通過杠桿作用拉開排氣閥門(5)，空氣箱(1)中的氣體通過U形排氣管(6)—次性放出。
9.如權(quán)利要求1-7任一項所述的間歇式曝氣裝置，其特征在于，當(dāng)空氣箱(1)中的氣體排出后，其液位上升同時也帶動浮球(2 ) —起上升，浮球(2 )帶動杠桿(4)，使排氣閥門(5 )重新關(guān)閉；空氣箱(1)中氣體重新開始積累至液位到達(dá)重力球(3)，通過杠桿(4)拉開排氣閥門(5)后重新放出空氣箱(1)中的氣體。
【文檔編號】C02F3/02GK103803699SQ201210448722
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】陳清, 陳良剛, 陳漫, 孫凱 申請人:海南立昇凈水科技實業(yè)有限公司