CN201809227U - 多功能高效曝气器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是对自吸式增氧曝气装置的改进，其特征是吸气叶轮距水面深度为0.3m至水深1/3之间，吸气、扩散叶轮下方同轴有一层或多层搅拌叶轮。较现有技术，曝气、搅拌一体化，可以适用于各种水深环境，不仅降低了曝气能耗，而且提高了服务面积和氧转移率，充氧效果好，还同时能使气、固、液三相充分混合，还可以方便实现污水处理工艺的好氧、缺氧和厌氧条件自由切换，突破了现有技术自吸式增氧曝气，功能单一、运行模式单一的不足。增加消泡浆，不仅可以消除曝气池表面气泡，而且还增加了充氧。本实用新型自吸式增氧曝气装置，具有曝气动力消耗小，氧传质速率高，充氧效果好，同时兼具搅拌功能，运行工艺灵活多变。

Description

多功能高效曝气器

技术领域

实用新型是对自吸式增氧曝气装置的改进，尤其涉及一种消耗功率小，氧转移率高，曝气服务面积大，集曝气-搅拌于一体的多功能高效曝气器。

背景技术

人们为提高叶轮式增氧机向水中溶氧效率，开发了水下叶轮自吸式增氧曝气装置。此结构曝气装置，水下吸气、扩散叶轮设置于中空或套筒转轴未端，通过叶轮的高速旋转在转轴附近区域产生相对低压区，使水面空气通过空心轴或套筒吸入，并由水中高速旋转叶轮将吸入空气打散、扩散到周围水体，实现曝气功能。因水下温度相对较低、负压吸入空气，以及水下气泡边上升边溶解，使得吸入空气在较大立体中溶解，溶氧增大，因而提高了溶氧动力效率。例如：

中国专利CN2076985自吸式增氧机，在套筒转轴下方设置周边有导流筒的涡轮式浆叶及散气网罩，由涡轮浆叶旋转通过定向导流筒将吸入空气向下方扩散。

中国专利CN1106363液体曝气装置，在导气转轴下端设置螺旋桨。

中国专利CN2093174具有涡轮喷射装置的水池曝气机，由液面上的吸气涡轮及水下套筒轴未端散气叶轮组成，通过液面上吸气涡轮增加向下水中空气量。

中国专利CN2171598电动曝气器，改变了吸气、扩散叶轮，采用具有微细坑纹叶片多片叠起，在叶轮径向形成一排排小孔，吸入空气通过小孔排出形成小气泡。

上述水下旋转叶轮自吸式增氧曝氧装置，不论叶型如何，其一个共同特点：吸气、扩散叶轮均设置于转轴末端，并且只有一个叶轮。由此，只有吸气叶轮一次对吸入空气的切割，气泡打散性欠佳，气泡相对较大，溶氧效率不会太高，因气泡扩散性差，曝气服务面积小；其次，对于深池曝气必然要加大叶轮深度，吸气叶轮深度大，因吸气需克服的水压力与水深呈正比，吸气所需动力就大，从而增加了曝气动力消耗；吸气、扩散叶轮设置过浅，不仅底部溶氧效果差，而且会影响整体溶氧量及溶氧均匀度，不利于水处理工艺；再就是，单一吸气叶轮均只有吸气、散气作用，对水体搅拌能力有限，不易使污泥、空气、水三相充分混合，还必须另行配置搅拌混合装置。虽然通过改进叶型，例如采用涡轮式浆叶，其吸气量仍难以提高，造成溶氧效率不够高。

此外，现有水下旋转叶轮自吸式增氧曝气装置，以及其他曝气装置，均唯一仅具有曝气功能，所以只能用于好氧工艺，应用范围、功能相对狭窄，不能满足某些水处理工艺要求。

上述不足仍有值得改进的地方。

实用新型内容

实用新型目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种消耗功率小，氧转移率高，曝气服务面积大，集曝气-搅拌于一体，气液固混合效果好的多功能高效曝气器。

实用新型目的实现，主要构思是使吸气、扩散叶轮设置在水下0.3m至水深1/3处，吸入空气向池底扩散依靠同轴设置的搅拌叶轮，达到既减小吸气动力消耗，又能增强对水体中气泡切割作用，提高氧转移效率，同时搅拌叶轮还使气、固、液三相充分混合，并能扩大溶气服务面积，从而克服了现有技术的不足，实现实用新型目的。具体说，实用新型多功能高效曝气器，包括带引气套筒的转轴或中空转轴，设置在转轴上的吸气、扩散叶轮，其特征在于吸气叶轮距水面深度为0.3m至水深1/3之间，吸气、扩散叶轮下方同轴有一层或多层搅拌叶轮。

实用新型所说：

吸气、扩散叶轮，其功能作用与现有技术相同，通过在水下旋转在叶轮中心附近产生相对大气压低的低压区，使水面空气通过套筒或空心轴吸入水中，并由叶轮切割、剪切成小气泡，随着叶轮旋转向水中扩散。根据此原理，现有技术中自吸式增氧曝气吸气叶轮均可使用，例如涡轮扇叶型、盘式叶轮等，其中较好为采用涡扇叶型，具有相对大的吸气效率。吸气叶轮，一种较好为采用有上下端板叶轮(类似离心泵闭式叶轮，叶片位于上下端板间)，上下端板更有利于在两端板间的叶轮轴心区域产生低压区，有利于提高自吸气量，从而提高溶氧率。为避免加大吸气造成叶轮中心气穴过大，而降低吸气量，一种方式可以在叶轮下端板上开有镂空区，通过水流导流作用防止吸气聚集以减小气穴，提高吸气量。此外，为进一步提高吸气量，一种更好为叶轮叶片采用中空式叶片结构，并使中空叶片与转轴导气出口连通(通过中空叶片向水中导气)，此结构更有利于降低叶轮附近的压力，能获得更大的吸气压差，有利于自吸入更多的空气。

吸气叶轮设置深度为水下0.3m至水深1/3处，为试验经济恰当区间。如果设置过浅，会因叶轮旋转产生旋流造成液面内凹影响溶氧效率，严重过浅会造成不能吸气；设置深度过大，又会因水深大而造成吸气功率增大，增加能耗。根据较多使用水处理池深，其中较好设置深度为水面下0.8m至水深1/3处。

中空转轴或套筒水下出气口，可以同现有技术设置在吸气、扩散叶轮下方，本发明一种较好是将出气口设置在叶轮各叶片间，更可以提高吸气叶轮对气泡的打碎作用。

搅拌叶轮，主要功能是通过旋转使水体产生搅拌轴向推流，一方面将上层扩散至水体的气泡引向下方直至池底，再通过上浮增加氧溶解量，同时使气泡均匀分散在较大面积，扩大了曝气服务面积；另一方面搅拌叶轮还兼具混合搅拌及切割气泡作用，向下水流碰到池底反射上升或沿池壁上升，降流、升流形成池内循环，既可以避免曝气及搅拌死角，又下层浆叶可将池底污泥带起，使污泥呈悬浮状态，更有利于水、气、固三相充分接触混合，更是增大了氧气的传质速率和利用率。根据池深度及服务面积要求不同，搅拌叶轮可以相间设置多个。搅拌叶轮形式也可以多种，其中较好为轴流型。第一层搅拌叶轮与吸气、扩散叶轮间距，较好为≥50cm，间距过小会导致使用搅拌叶轮增多，浪费功率。

此外：

还可以将驱动转轴旋转的电机，设置为变频控制，可以增加曝气器的灵活性，通过变频器改变转速，实现曝气模式与搅拌模式的转变，即转速不同，曝气器分别工作在曝气、搅拌工作状态，或者以搅拌为主工作状态，以适应水处理工艺不同要求，而不用额外增加设备。

还可以在吸气、扩散叶轮同轴上方增设略浸于水中消泡桨，消泡桨主要功能是将水面产生的泡沫切碎，其结构形式只需能将液面气泡打碎均可，没有特别限定，例如一种简单是在一圆盘或一或几根横杆外周设置若干竖向短杆，旋转产生切割作用将气泡打(切)碎。切碎气泡，通过池内循环的升流和降流使液面不断更新，同时将液面的泡沫带入池底，泡沫被带动使气泡表面的局部厚度产生变化，同时水流使泡沫表面压力不均，从而导致泡沫的破裂，不仅达到消泡目的，满足污水处理工艺要求，而且增加了向水中曝气量，由于旋流导致水面凹陷，周围水面泡沫不断流入被切碎带入水中，因而可以将池面的气泡均得到消除。

实用新型多功能高效曝气器，相对于现有技术自吸式增氧曝气装置，由于将吸气、扩散叶轮移上设置，以及在下方以较大间距配置一层或多层搅拌叶轮，使得曝气、搅拌一体化，可以适用于各种水深环境，不仅降低了曝气能耗，而且配合叶轮的搅拌切碎作用，提高了服务面积和氧转移率，提高了氧的传质速率，充氧效果好，还同时能使气、固、液三相充分混合。吸气、扩散叶轮增加上下端板，更有利于吸气低压区的产生，较相同叶型，可以提高吸气效果和吸气量。叶片中空结构，吸气效果更好。配以变频变速装置，可以方便实现污水处理工艺的好氧、缺氧和厌氧条件自由切换，突破了现有技术自吸式增氧曝气，功能单一、运行模式单一的不足。增加消泡浆，不仅可以消除曝气池表面气泡，而且气泡随循环水流被带入水中，还同时具有增氧作用。实用新型自吸式增氧曝气装置，曝气动力消耗小，氧传质速率高，充氧效果好，同时兼具搅拌功能，运行工艺灵活多变，为区别于现有技术特点和优势。

以下结合二个示例性实施例，示例性说明及帮助进一步理解实用新型实质，但实施例具体细节仅是为了说明实用新型，并不代表实用新型构思下全部技术方案，因此不应理解为对实用新型总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离实用新型构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属实用新型保护范围。

附图说明

图1为实用新型多功能高效曝气器结构示意图。

图2为实用新型多功能高效曝气器曝气工作示意图。

图3为一种吸气、扩散叶轮俯视结构示意图。

图4为另一种吸气、扩散叶轮俯视结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参见图1、2、3，实用新型多功能高效曝气器，包括设置于固定架4上部的变频电机1、减速机2、控制电机转速的变频器3，固定在减速机输出轴上的中空转轴10，转轴水面上段有吸气孔5，转轴上液面下自上而下相间依次同轴设置有消泡桨6、吸气、扩散叶轮7、上下相间距离1.1米的二层搅拌叶轮8，底部同心定位装置9。吸气叶轮7为涡轮扇叶型，上下二面各有端板11，各叶片12间有与中空转轴连通的出气口13，设置在池深1/3处(4米池深，水面下1.3米处)，消泡桨6为水平杆或圆盘，外周有若干竖向短杆，设置位置使工作时短杆浸没于水中。

曝气器工作(图2)，由电机1带动空心轴10及轴上的吸气涡轮7、搅拌叶轮8和消泡桨6旋转，例如超过曝气临界转速(200-450r/min)，在吸气、扩散叶轮7转轴中心附近产生足够大的负压，将水面上方空气通过空心轴10上的气孔5大量吸入，经由空心轴10从吸气、扩散涡轮7叶片间出气孔喷出，在吸气涡轮7剪力和动压变动力作用下，变成非常细小微气泡。同时下方二层搅拌叶轮8同轴旋转，产生向下旋流，将上层吸气、扩散叶轮7引入的气泡带入池底，向下水流碰到池底后反射上升，从而实现充分曝气，同时水流以降流与升流形式在池内循环，有效避免了死角产生，同时下层搅拌叶轮8将池底污泥带起，使污泥呈悬浮状态，气、液、固三相得到充分接触，增大了氧气的传质速率和利用率。消泡桨6旋转将水面旋流产生泡沫切碎，通过搅拌形成的升流和降流使液面不断更新，将液面泡沫带入池内水体，泡沫被带动使气泡表面局部厚度产生变化，同时水流使泡沫表面压力不均，从而导致泡沫破裂，不仅达到消泡目的，满足污水处理工艺要求，而且增加了向水中曝气量。

当不需要曝气，降低电机转速，吸气、扩散叶轮7周边负压不足以将外界空气吸入，基本处于停止曝气工作状态，此时曝气器工作在主要以搅拌混合为主工作状态。

曝气器由曝气模式切换为搅拌模式初期，水中还存在一定浓度溶解氧，此时，处理水为缺氧环境；当溶解氧逐渐消耗殆尽，池内为厌氧环境。由此实现通过变频器3的控制，使处理池在好氧-缺氧-厌氧模式之间切换，满足了污水脱氮除磷所需的三种环境。根据处理工艺要求，可以周期性改变电机运行状态，在同池实现好氧-缺氧-厌氧模式切换。

实施例2：参见图4，如实施例1，吸氧涡轮叶片14呈中空结构，下端板上镂空区15，中空转轴出气口13与各中空叶片连通。

对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如吸气、扩散叶轮及搅拌叶轮采用其他叶型，中空转轴以转轴和引气套筒代替，对于产生泡沫不多，也可以省略消泡桨，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。

Claims (11)

1.多功能高效曝气器，包括带引气套筒的转轴或中空转轴，设置在转轴上的吸气、扩散叶轮，其特征在于吸气、扩散叶轮距水面深度为0.3m至水深1/3，吸气、扩散叶轮下方同轴有一层或多层搅拌叶轮。

2.根据权利要求1所述多功能高效曝气器，其特征在于吸气、扩散叶轮距水面深度为0.8m至水深1/3。

3.根据权利要求1所述多功能高效曝气器，其特征在于吸气、扩散叶轮为涡轮扇叶型。

4.根据权利要求1所述多功能高效曝气器，其特征在于吸气、扩散叶轮叶片间有与中空转轴连通的出气口。

5.根据权利要求1、2、3或4所述多功能高效曝气器，其特征在于吸气、扩散叶轮上下面有端板。

6.根据权利要求5所述多功能高效曝气器，其特征在于吸气、扩散叶轮叶片为中空式叶片，转轴或套筒导气出口与中空叶片连通。

7.根据权利要求5所述多功能高效曝气器，其特征在于吸气、扩散叶轮下端板上有镂空区。

8.根据权利要求1所述多功能高效曝气器，其特征在于吸气、扩散叶轮上方有工作时略浸于水中的消泡桨。

9.根据权利要求1所述多功能高效曝气器，其特征在于搅拌叶轮为轴流型。

10.根据权利要求1所述多功能高效曝气器，其特征在于转轴底部有同心定位装置。

11.根据权利要求1、2、3、4、6、7、8、9或10所述多功能高效曝气器，其特征在于驱动转轴旋转动力由变频电机和变频控制器组成。

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