一種地表水底層曝氣增氧的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保水處理技術(shù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用于河流、湖泊、水庫、池塘、景觀水體等地表水的水體增氧，同時涉及工業(yè)污水和生活污水水處理領(lǐng)域的深層曝氣。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的河流、湖泊、水庫、池塘等地表水大都存在著嚴重的污染。大量的未經(jīng)處理的工業(yè)污水、生活污水、農(nóng)業(yè)灌溉后水直接排入江、河、湖、海，造成水體污染和富營養(yǎng)化的頻繁發(fā)生。污染物由于比重比水大，大多沉降于水底，大量的污染物降解超過了水體的自凈能力，消耗底層水體的氧氣，使底層水體長期處于缺氧狀態(tài)。溶解氧不足，厭氧分解產(chǎn)生臭氣和黑液，造成水體發(fā)黑發(fā)臭。同時由于底層水體缺氧，促進了底泥內(nèi)磷的釋放，進一步提高了水華發(fā)生的可能性。
[0003]新一代增氧設(shè)備------微孔曝氣增氧裝置是國家農(nóng)業(yè)部重點推廣項目，其利用微孔曝氣增氧盤(管)增氧。工作時壓縮空氣從風機進入曝氣盤(管)內(nèi)，內(nèi)壓的增加使彈性軟盤(管)膨脹，當內(nèi)源壓力大于外面水施加的壓力時，曝氣微孔才會打開，由于曝氣微孔很小，氣體從曝氣孔中曝出時在水中形成微氣泡，氣泡體積小，上升速度慢，同時微氣泡的比表面積大，與水的接觸面積也大，氣體與水的接觸面積和接觸時間增加，增加和氧氣的溶解率，增加的水體底層的含氧量。微孔曝氣大大減少了能量轉(zhuǎn)化的損耗，機械能耗減少。
[0004]水底曝氣增氧有助于打破湖泊的溫度分層和化學分層；有助于提升缺氧水體和替換缺氧水體；有助于綁定和沉降水體中的磷，減少底泥磷的釋放；有助于減少水體溶解性鐵、錳、硫的含量；也有助于改善魚類和底棲動物生境。水底曝氣的增氧效率在其他條件相同的情況下，大大優(yōu)于其他的表面曝氣裝置，如水車式曝氣。
[0005]中國發(fā)明專利CN201238534公開一種水底曝氣增氧專置，其利用羅茨風機供氣，輸氣管連接多個帶有微孔的支管實現(xiàn)池塘底部的供氣，但微孔支管平鋪于池塘底部易附生藻類和低等無脊椎動物，滋生細菌，堵塞微孔。
[0006]大多數(shù)封閉水體的形狀并不規(guī)則，水體內(nèi)在不同方位、不同空間上所需增氧的量也不盡相同，比如供水區(qū)的需氧量就可能比魚類聚集區(qū)的需氧量要少，近岸區(qū)的需氧量比深水區(qū)的需氧量相對較少?，F(xiàn)有的技術(shù)方案無法對安裝面積進行有效調(diào)整，往往是形狀固定，處理面積也固定。使用單一的增氧設(shè)計，不僅不能充分覆蓋水體，滿足局部水體增氧的需要，同時可能增加能量損耗，而且過度的局部增氧產(chǎn)生的氮的過飽和會對魚類和其他水生生物造成氮脅迫和傷害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種靈活的、可組合的、與底泥適度分開、適應(yīng)不同水體，同一水體的不同部位的地表水底部增氧曝氣的裝置。其包括:電源、風機、空氣輸送管、微孔曝氣器(盤或管)、通氣管架和支撐底盤。空氣輸送管一端與風機的出風口相連，另一端與單向閥相連，單向閥連接在通氣管架上，曝氣器的一個或多個曝氣頭(管或盤)與通氣管架連接，然后通氣管架固定在支撐底盤上。接通電源后風機產(chǎn)生的壓縮氣體通過空氣輸送管，然后單向閥，然后進入微孔曝氣器，有壓氣體通過微孔曝氣器上的細孔產(chǎn)生微氣泡流。
[0008]上述裝置中，曝氣器的微孔曝氣頭可以選擇管式、盤式或球冠式等形狀。平時該裝置置于水底，非通氣狀態(tài)下，由于水壓大于該裝置的內(nèi)氣壓，曝氣器的微孔是閉合的，從而避免了水和污染物進入曝氣器內(nèi)部。工作時壓縮空氣從風機進入曝氣器內(nèi)腔，曝氣器開始膨脹，內(nèi)壓力大于水壓后，曝氣微孔才會打開，保證了曝氣微孔曝氣均勻，同時由于微孔很小，氣體從曝氣孔中出來后，形成極小氣泡，上升速度慢，使含氧氣體與缺氧水體的接觸面積和接觸時間大大增加，增加了氧氣的溶解效率和交換效率，增加了水體含氧量，提高了充氣效率。
[0009]上述裝置中，曝氣頭的常見材料有EPDM (三元乙丙)橡膠，白剛玉，陶瓷剛玉，曝氣石等。其中以EPDM (三元乙丙)橡膠為最佳。其他如剛玉和曝氣石曝氣頭由于氣孔可能堵塞，降低通氣效率，可能需要每隔一段時間清洗維護。
[0010]上述裝置中，通氣管架及連接用的直角彎管，3通管，4通管等，可以采用PVC管，PPR管等強度大，耐腐蝕的管件。
[0011]上述裝置中，支撐底盤材料可以采用PVC/PPR等工程塑料做成的中空，中空的底盤內(nèi)腔可以裝入沙石等重物，使裝置易于沉入水下。底盤與水體底泥接觸的底表面積應(yīng)較大，使裝置能平穩(wěn)架設(shè)在底泥層上面，不至于傾覆和陷入泥中。支撐物也可以是一塊大的平板，使曝氣裝置與底泥等沉積物分開。
[0012]上述裝置中，空氣輸送管可以是氣管，PVC軟管，自沉式橡膠管，鋼絲橡膠管等。以自沉式橡膠管為佳，其他氣管需要系上重物使其沉入水中?？諝廨斔凸荛L度可跟據(jù)需要調(diào)整，使曝氣器能夠達到水體的不同部位。
[0013]上述裝置中，供氣的風機可以是葉片式風機，也可以是容積式風機。風機應(yīng)為氣體工作壓力較大的通風機，鼓風機，壓縮機等，以利于將壓縮空氣泵入裝置中。
[0014]上述裝置中，曝氣器的曝氣頭的數(shù)量可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)。對于小型水體，一個置于水體最深處的，有4個曝氣頭的曝氣器可能就能滿足要求，對于大型水體和深水湖泊，可能需要大量的曝氣頭才能完成對大面積水域的覆蓋。例如，對一個大型水庫底層需氧進行設(shè)計，可能需要30個(長)X20個(寬)的總共600個曝氣頭的矩形曝氣器才能滿足需要。
[0015]上述裝置中，曝氣器可以通過連接管道互相串連，或呈線性排列，后各自與風機相連，有利于對狹長水體比如河道的充分曝氣。
[0016]上述裝置中，空壓機出氣口可安裝多通道閥門為多個曝氣器供氣，對于不規(guī)則水體，可采用分散式多個曝氣器同時工作的方式為水體供氧。例如對于一個近似啞鈴狀不規(guī)則水體，可在啞鈴的兩個近似半球的水體各設(shè)置一個曝氣器。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1.高效增氧:本發(fā)明采用底部增氧，延長了逸出氣泡與水的接觸時間，有利于氧氣更好地融入水中，改善水體底部缺氧的狀態(tài)，加快底部有機質(zhì)分解，減少水體有毒、有害物質(zhì)的產(chǎn)生。
[0018]2.全方位定制供氧:本發(fā)明的曝氣頭數(shù)量、曝氣器數(shù)量、輸氣管道的數(shù)量、風機數(shù)量均可根據(jù)需要自行組合，可以為水體的深水區(qū)、淺水區(qū)、低氧區(qū)、缺氧區(qū)實行分別的定制供氧，解決了傳統(tǒng)只能局部供氧，同時由于過量增氧對魚類產(chǎn)生傷害的問題。
[0019]3.減少系統(tǒng)失效:本發(fā)明微孔曝氣器用支架和底盤與水體分隔開，有效避免附生藻類、無脊椎動物和細菌，堵塞通氣微孔。
[0020]4.成本低廉:本發(fā)明曝氣管道、支撐部件均采用普通的PVC、PPR等工程塑料；曝氣器，輸氣管道均采用市場上常見的橡膠材料，易于批量生產(chǎn)，造價成本低，同時輸氣性能良好，整個系統(tǒng)密閉性好，不易腐蝕，便于清洗。
[0021]5.能耗低:本發(fā)明使用微孔曝氣，且可用單個風機為多個曝氣器供氣，減少能耗消