專利名稱：懸浮設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于使得能夠?qū)怏w注入廢液或廢水的設(shè)備的領(lǐng)域。它尤其與生物氧化池的曝氣的方法相關(guān)，在所述生物氧化池內(nèi)通過注射富含氧的氣體或包括CO2的混合物而使污泥活化。
背景技術(shù)：
本實用新型的目的之一是提出新型的懸浮設(shè)備，所述懸浮設(shè)備使得能夠優(yōu)化系統(tǒng)能耗的同時消除當(dāng)前設(shè)備的限制。已知，廢水的需氧生物氧化處理通常包括使該廢水與生物質(zhì)(微生物)接觸，所述生物質(zhì)通過轉(zhuǎn)化有機分子而降解包含在其中的污染物。因此已知將氣體(通常是含氧氣體 /充氧氣體)注入容納在池中的廢水，以這種方式來供養(yǎng)生物質(zhì)。為此，在該市場上提供有用于將氣體注入廢水的眾多裝置。大多數(shù)系統(tǒng)不是浸入式的就是懸浮的。它們通常還攪動廢水，含氧氣體的注入與攪動結(jié)合使得含氧氣體能夠更好地溶解在廢水中。這種溶解是由裝置的輸送能力來衡量的。對于大多數(shù)用于攪動液體和將氣體注入液體的這些裝置來說，部分的氣體至液體中的輸送是由氣體/液體混合裝置(例如文丘里管或渦輪機)實現(xiàn)的，所述混合裝置在液體中形成了氣體的乳劑，而其余的輸送是在乳劑在液體中擴散的時候?qū)崿F(xiàn)的。已觀察到，這些攪動和注射裝置大多數(shù)已具有有限的注射能力超過某一氣體注射流率時，裝置被阻塞，因為在將氣體注入液體的裝置的水平下，氣體的體積相對于液體的體積變得過大。盡管可將更多氣體輸送和溶解在容納于處理池內(nèi)的液體中，但是裝置不能提供所需氣體的全部量。通過注入富含氧的氣體而實現(xiàn)曝氣的懸浮系統(tǒng)采用了相對復(fù)雜的技術(shù)，導(dǎo)致在制造和使用上昂貴的約束并因而限制了它們的應(yīng)用。已有作為示例性范例而引用的文獻EP-995485A1，所述文獻描述了懸浮設(shè)備，所述懸浮設(shè)備使得富含氧的氣體能夠以非常高的輸送效率輸送至池內(nèi)。但是，它為此采用了復(fù)雜的技術(shù)，所述技術(shù)需要使得能夠形成氣體/液體乳劑的渦輪機，并由使得該乳劑能夠被導(dǎo)向螺旋槳的系統(tǒng)補充，所述螺旋槳設(shè)計用于使該乳劑在池內(nèi)擴散。這些元件(渦輪機、使得能夠引導(dǎo)氣體/液體乳劑的系統(tǒng)、以及擴散螺旋槳)的組合具有以下主要的后果-高的能耗，渦輪機消耗了由設(shè)備消耗的總能量的約40%；-高的設(shè)備重量，這意味著高的材料成本和在懸浮物的選擇上的約束；-制造和裝配的約束，這具有的后果是高的設(shè)備制造和維護成本；-可由設(shè)備注射的氣體的流率的極限(見上文)，這特別是因采用了渦輪機以及使得能夠引導(dǎo)由渦輪機形成的氣體/液體乳劑的系統(tǒng)而導(dǎo)致的
實用新型內(nèi)容
[0013]因此本實用新型的目的之一是提出懸浮設(shè)備，所述懸浮設(shè)備使得能夠注射富含氧的氣體，并且具有相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)的裝置的氣體輸送效率，而同時限制或消除了那些現(xiàn)有技術(shù)的裝置的技術(shù)缺陷。為實現(xiàn)該目的，在此提出除去渦輪機，其目的是為了實現(xiàn)以下目標(biāo)-所耗能量減少約30%；-除去用于引導(dǎo)由渦輪機形成的流動的主要元件；-設(shè)備阻塞極限增加超過50%；-設(shè)備重量減少約25%；-對其制造、裝配和維護的較大簡化；-減少制造和維護成本；-同等電力消耗下設(shè)備的作用區(qū)域增加。然而，在本領(lǐng)域技術(shù)人員看來，去除渦輪機會有負(fù)面影響，因為它具有的后果是去除了希望的功能，例如細(xì)泡的形成(通常尺寸在O. 8至2. 5mm的范圍內(nèi))或部分氣體的輸
送速率。如在下文中更詳細(xì)地說明的，所提出的本實用新型的新型設(shè)備已被設(shè)計成替代或補償這些基本功能并為此組合了以下元件-驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置計劃布置在液體上方，設(shè)置有豎直的輸出軸，在其末端處裝備有浸入液體中的螺旋槳，優(yōu)選地，螺旋槳的特征在于具有高的覆蓋率(見下文);-可被稱為預(yù)混合型反應(yīng)器的裝置，所述裝置包括注射裝置(例如注射圓環(huán)(torus))，并且定位于具有斜葉片的可移動曝氣機之上或之下；-螺旋槳位于軸的末端、預(yù)混合反應(yīng)器之下；應(yīng)用于螺旋槳的術(shù)語“覆蓋率”意為被葉片覆蓋的面積和螺旋槳內(nèi)接在其中的圓的面積的比率。如前文所述，設(shè)備包括注射裝置，所述注射裝置優(yōu)選為設(shè)置有多個孔口的圓環(huán)，所述孔口設(shè)計用于氣體的定時擴散，所述注射裝置定位在內(nèi)接于螺旋槳直徑的圓內(nèi)。由申請人進行的研究已證明注射圓環(huán)在以下方面的有利性能獲得氣體的均勻擴散，并且減少可能的堵塞現(xiàn)象，有利于輕松安裝和減少維護。圓環(huán)的孔口優(yōu)選向下定向以防止可能的堵塞。盡管根據(jù)本實用新型，優(yōu)選為圓環(huán)，但同樣可設(shè)想，在不偏離本實用新型的范圍的情況下，采用其它注射裝置，例如不同形狀的多孔元件(平板、燭形過濾器或微孔平板，等
O反應(yīng)器的基本功能是通過將擴散器和具有斜葉片的可移動曝氣機組合而實現(xiàn)的，所述組合相對于設(shè)備的其它元件尤其是擴散螺旋槳謹(jǐn)慎定位。通過該組合和定位形成的液力流動帶來在反應(yīng)器中優(yōu)化的流動。“擴散器和具有斜葉片的可移動曝氣機”副提供了預(yù)混合反應(yīng)器的功能，所述功能對于實現(xiàn)所需的性能是必不可少的，這種選擇，即構(gòu)成整個設(shè)備的各個元件的組合和定位一方面確保了預(yù)混合的形成，而另一方面確保了其在池中的擴散，使得能夠?qū)崿F(xiàn)至池中的最優(yōu)輸送。由本實用新型提出的配置使得來自預(yù)混合器的預(yù)混合能夠在某個區(qū)域內(nèi)擴散，在所述區(qū)域內(nèi)液體速度場從其強度和其方向的角度來說是最優(yōu)的，從而盡可能遠(yuǎn)地推動氣泡并防止聚結(jié)的現(xiàn)象。[0032]本領(lǐng)域技術(shù)人員可能同樣感到驚訝的是在本實用新型的設(shè)備中存在具有斜葉片的可移動曝氣機。具有斜葉片的可移動曝氣機并不普遍用于氣體在液體中的擴散。盡管如此，在本實用新型的情況中，由于具有高覆蓋率的螺旋槳的使用以及由于該可移動曝氣機在各個部件之內(nèi)的定位，這種用法是可能的并且有利的。因此，可以證明，具有斜葉片的可移動曝氣機形成了 -有利于反應(yīng)性混合物的均勻性的軸向和徑向流動；-小的氣泡(由于可移動曝氣機的高剪切系數(shù))；-對設(shè)備的液力流動較小的擾動，所述擾動主要由螺旋槳產(chǎn)生。 具有斜葉片的可移動曝氣機的特征還在于具有與常規(guī)用于這種功能的可移動曝氣機相比減少的能耗?？偟膩碚f，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所找到的僅有具有直葉片的可移動曝氣機，所述曝氣機僅產(chǎn)生純徑向的流動，由此形成了較高阻力，因此能耗較高。因此本實用新型涉及懸浮設(shè)備，所述懸浮設(shè)備用于將氣體注入廢液或廢水，且更特別是將富含氧的氣體從表面注入到池中，所述懸浮設(shè)備包括以下元件-驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置計劃布置在液體上方，設(shè)置有豎直的輸出軸，在其末端處裝備有浸入在液體中的螺旋槳；-預(yù)混合裝置，所述預(yù)混合裝置包括注射裝置(例如注射圓環(huán))，并且定位于具有斜葉片的可移動曝氣機之上或之下，螺旋槳位于軸的末端、預(yù)混合反應(yīng)器之下。本實用新型可進一步采用以下特征的一個或多個-螺旋槳具有在O.3至I的范圍內(nèi)的泵送流率數(shù)(pumping flow ratenumber)NQp,其中Qp=NepXNXD3 ;其中Qp是螺旋槳的泵送流率，N是螺旋槳的轉(zhuǎn)速，而D是螺旋槳的
直徑；-注射裝置是設(shè)置有注射孔口的圓環(huán)，并定位在內(nèi)接于螺旋槳直徑的圓內(nèi)，圓環(huán)定位在螺旋槳上方、螺旋槳直徑的O. 01至I. 5倍范圍內(nèi)的距離處，優(yōu)選為螺旋槳上方、螺旋槳直徑的O. 03至O. 3倍范圍內(nèi)的距離處；-注射裝置是設(shè)置有注射孔口的圓環(huán)，圓環(huán)具有的直徑在螺旋槳直徑的20%至200%的范圍內(nèi)，優(yōu)選在螺旋槳直徑的30%至120%的范圍內(nèi)；-注射裝置由多孔元件的組件構(gòu)成，所述多孔元件為多孔燭形過濾器或多孔平板類型或穿孔平板類型，數(shù)量優(yōu)選為3個并且位于某一容積內(nèi)，所述容積由以螺旋槳的豎直軸為中心的豎直柱面限定并具有優(yōu)選至少等于螺旋槳直徑的3倍的外徑和優(yōu)選等于螺旋槳直徑的至少3倍的高度；-懸浮物的下部面和螺旋槳的上部前緣之間的距離在螺旋槳直徑的O.5至I. 5倍的范圍內(nèi)，優(yōu)選在螺旋槳直徑的O. 8至I. O倍的范圍內(nèi)；-注射圓環(huán)和具有斜葉片的可移動曝氣機之間的距離在可移動曝氣機直徑的I至20%的范圍內(nèi)，優(yōu)選接近可移動曝氣機直徑的2. 5% ；-具有斜葉片的可移動曝氣機包括2至12個葉片，優(yōu)選為4至8個葉片，并優(yōu)選為位于軸末端處的螺旋槳的葉片數(shù)量的偶數(shù)倍；[0053]-具有斜葉片的可移動曝氣機定位于注射裝置下方5mm至IOOmm的范圍內(nèi)的距離處；-所注射的氣體是氧含量在25%至100%的范圍內(nèi)的氣體，或含臭氧的氣體，或含二氧化碳且CO2含量在5%至100%范圍內(nèi)的氣體，或包括80%至100%的氮的氣體。

本實用新型的其它特征和優(yōu)勢將從下文對于作為非限制性范例而給出的實施例的說明以及參考附圖而顯現(xiàn)，圖中-圖I是局部示意性剖視圖，示出本實用新型的設(shè)備的一個實施例，所述設(shè)備采用圓環(huán)型注射裝置；-圖2示出本實用新型的具有斜葉片的可移動曝氣機的實施例，所述曝氣機包括6個葉片。·
具體實施方式
在圖I中可見到，在本實用新型的用于將氣體注入廢液或廢水池I的懸浮設(shè)備中存在-驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置計劃布置在液體I上方，設(shè)置有豎直的輸出軸8，在其末端處裝備有浸入在液體中的螺旋槳6 ;-得益于一個或多個懸浮物3的存在，該裝置是懸浮的；-預(yù)混合裝置5，所述預(yù)混合裝置包括圓環(huán)形的注射裝置7(由氣體入口 2進給)，并且定位于具有斜葉片的可移動曝氣機9之上，螺旋槳位于軸的末端、預(yù)混合反應(yīng)器之下；-在所示的實施例中，螺旋槳的葉片數(shù)量為3，可移動曝氣機的葉片數(shù)量為6；-具有反向葉片的系統(tǒng)4，所述系統(tǒng)一方面使得能夠界定預(yù)混合區(qū)域，并且還使得能夠防止形成漩渦并驅(qū)動設(shè)備旋轉(zhuǎn)(于是設(shè)備將像陀螺一樣轉(zhuǎn)動)。此外，該具有反向葉片的系統(tǒng)使得能夠?qū)崿F(xiàn)軸向流的取向。像在圖I和圖2中描述的設(shè)備已被用于將氧注入生物氧化池，所述生物氧化池處理來自印刷廠的廢水。對于估計為53. 3kg/h的需氧量，45m3/h的氧流率被注入池中。計算出的輸送效率估計為接近91. 3%的值，這代表了非常好的性能。由此已證明，設(shè)備的簡化相反并未削弱所實現(xiàn)的性能。
權(quán)利要求1.一種懸浮設(shè)備，所述懸浮設(shè)備用于將氣體注入廢液或廢水，且更特別是將富含氧的氣體從表面注入池中，所述懸浮設(shè)備包括以下元件 -驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置計劃布置在液體上方，設(shè)置有豎直的輸出軸(8)，在其末端處裝備有浸入在液體中的螺旋槳(6)； -預(yù)混合裝置(5)，所述預(yù)混合裝置包括圓環(huán)形的注射裝置(7)，所述注射裝置定位于具有斜葉片的可移動曝氣機(9)之上或之下，所述螺旋槳位于軸的末端、預(yù)混合反應(yīng)裝置之下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，螺旋槳具有在O.3至I的范圍內(nèi)的泵送流率數(shù)Nqp，其中， Qp=NqpXNXD3 ;其中Qp是螺旋槳的泵送流率，N是螺旋槳的轉(zhuǎn)速，D是螺旋槳的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，所述注射裝置是圓環(huán)形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，所述注射裝置是設(shè)置有注射孔口的圓環(huán)，并定位在內(nèi)接于螺旋槳直徑的圓內(nèi)，所述圓環(huán)定位于螺旋槳上方、螺旋槳直徑的O. Ol至I. 5倍范圍內(nèi)的距離處。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，所述注射裝置是設(shè)置有注射孔口的圓環(huán)，所述圓環(huán)具有的直徑在螺旋槳直徑的20%至200%的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中的任一項所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，所述注射圓環(huán)和具有斜葉片的可移動曝氣機之間的距離在可移動曝氣機直徑的1%至20%的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，所述注射裝置由多孔元件的組件構(gòu)成，所述多孔元件為多孔燭形過濾器類型或多孔平板類型或穿孔平板類型，所述多孔元件位于某一容積內(nèi)，所述容積由以螺旋槳的豎直軸為中心的豎直柱面限定。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，得益于一個或多個懸浮物(3)的存在，所述設(shè)備是懸浮的，并且懸浮物的下部面和螺旋槳的上部前緣之間的距離在螺旋槳直徑的O. 5至I. 5倍的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，具有斜葉片的可移動曝氣機包括2至12個葉片。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，具有斜葉片的可移動曝氣機定位于注射裝置下方距該注射裝置5mm至IOOmm的范圍內(nèi)的距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，所述圓環(huán)定位于螺旋槳上方、螺旋槳直徑的O. 03至O. 3倍范圍內(nèi)的距離處。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，所述圓環(huán)具有的直徑在螺旋槳直徑的30%至120%的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，所述注射圓環(huán)和具有斜葉片的可移動曝氣機之間的距離接近可移動曝氣機直徑的2. 5%。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，所述多孔元件的數(shù)量為3個。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，所述容積具有等于螺旋槳直徑的至少3倍的外徑和等于螺旋槳直徑的至少3倍的高度。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，懸浮物的下部面和螺旋槳的上部前緣之間的距離在螺旋槳直徑的O. 8至I. O倍的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，具有斜葉片的可移動曝氣機包括4至8個葉片。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的懸浮設(shè)備，其特征在于，具有斜葉片的可移動曝氣機的葉片數(shù)量為位于軸的末端處的螺旋槳的葉片數(shù)量的偶數(shù)倍。
專利摘要本實用新型涉及一種懸浮設(shè)備，所述懸浮設(shè)備用于將氣體注入廢液或廢水，且更特別是將富含氧的氣體從表面注入池中，所述懸浮設(shè)備包括以下元件驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置計劃布置在液體上方，設(shè)置有豎直的輸出軸(8)，在其末端處裝備有浸入在液體中的螺旋槳(6)；預(yù)混合裝置(5)，所述預(yù)混合裝置包括注射裝置(7)，所述注射裝置定位于具有斜葉片的可移動曝氣機(9)之上或之下，螺旋槳位于軸的末端、預(yù)混合反應(yīng)器之下。
文檔編號B01F3/04GK202666718SQ20122008324
公開日2013年1月16日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者G·博杜安, R·布里安, U·巴茨, P·坎波, F·薩夫勒, D·馬雷, P·科尼亞爾 申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司, 米頓羅攪拌機公司