[发明专利]微纳米曝气器

说明书

技术领域

本发明涉及用于污水处理、气浮等的曝气设备，特别涉及充氧曝气装置，属于污水处理技术领域。

背景技术

目前，在污水处理领域中常用的曝气装置有以下两种：一是鼓风曝气器，由加压设备、扩散装置和管道系统组成，加压设备一般采用回转式鼓风机，也有采用离心式鼓风机。为了净化空气，其进气管上常装设空气过滤器，在寒冷地区，还常在进气管前设空气预热器。扩散装置一般有：小气泡扩散装置，例如扩散板、扩散管或扩散盘等；中气泡扩散装置，例如穿孔管；大气泡扩散装置，例如竖管曝气等。在污水处理中，为了提高水中溶解氧，一般采用微孔曝气装置，即在扩散板、扩散管或扩散盘上包裹着微孔合成橡胶膜片，膜片上开有150-200mm的同心圆布置的5000个自闭式孔眼。这种曝气装置普遍存在的不足之处是：曝气头易堵塞，造成气流短路，供氧不均匀，氧利用率降低(一般在10％以下)，维修时需将池子内污水抽干，造成修理时间长，维修成本高等不足。二是射流曝气器，包括吸入口、水喷嘴、混合管、扩散管和微管等，将污水和活性污泥混合液送入水喷嘴，在射流的行程中形成一定真空，形成气、液、固三相混合液，进入扩散管中形成一定的压力射流从布水器斜向喷出，对水体起到搅拌和充氧的作用。射流曝气器较之传统鼓风曝气，动力效率和氧利用率有所提高，气泡搅动和混合液比较均匀，但射流曝气器的结构复杂，吸气量小，气泡质量差，动力效率低，影响水处理成本，而且经射流器喷出的气水混合物由于没有雾化，微气泡在上升过程中，在水压下若干个拼合在一起形成大气泡，很快浮出水面，造成能源浪费。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种适用于污水处理中提高氧利用率的微纳米曝气器，该微纳米曝气器能使气水均匀混合后产生雾状液体喷出，并能长时间滞留在水体中，保持水体中溶解氧在相当一段时间内维持在较高水平。

本发明采用的技术方案是：包括一个外形呈圆柱体的金属外套，金属外套的正中侧壁上设有一个气水混合室，气水混合室与金属外套之间连通一个扩散管，气水混合室入口端处设有一个气水喷嘴，气水混合室的侧部开有一个压缩空气入口；在金属外套中心同轴设置一个两端为喷射出口的微孔塑料圆管，微孔塑料圆管与金属外套之间紧密配合设置聚四氟乙烯塑料片，微孔塑料圆管侧壁上布满有微孔，该微孔的孔径为1～3μm，微孔塑料圆管外壁上包裹有多层蜂窝状带孔的聚四氟乙烯塑料片，每层所述聚四氟乙烯塑料片上的微孔互相错开设置。

本发明较之传统微孔曝气和射流曝气具有如下有益效果：

1、从喷射出口中喷射出来的液体呈雾状，气泡直径为纳米级，与雾化的水汽在水体中一起上升，与水体接触面积大，停留时间长，传质速率系数大，溶解氧高，在氧分子浮出水面时，不会形成大气泡而造成不必要的能耗浪费。

2、无需大面积供气，一套曝气系统只需附有四个本发明微纳米曝气器，均匀分布在与压缩管所连接的两条支管的四端，从一端喷射出来的气水混合雾状体长度可达1～2m，两端喷射出口射出来的气水混合雾状体长度可达2～4m，所以一套微纳米曝气器服务面积直径可达2～4m，这样就避免了要布置太多曝气头所带来的麻烦，长时间使用不会发生阻塞、气流短路、溶解氧降低和维修操作不便等现象。

3、本发明吸气方式有别于普通射流曝气，无喉管和扩散管，在水泵高速旋转下气流直接进入泵腔被打碎成小气泡，经压缩管直接进入微纳米曝气器被雾化。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1.气水喷嘴；2.压缩空气入口；3.气水混合室；4.扩散管；5.金属外套；6.聚四氟乙烯塑料片；7.喷射出口；8.微孔塑料圆管。

具体实施方式

如图1，本发明由气水喷嘴1、压缩空气入口2、气水混合室3、扩散管4、金属外套5、聚四氟乙烯塑料片6、喷射出口7、微孔塑料圆管8组成。其中，金属外套5的外形呈圆柱体，微孔塑料圆管8是一种空心塑料管，在微孔塑料圆管8与金属外套5之间紧密配合安装聚四氟乙烯塑料片6。在金属外套5的正中侧壁上设一个气水混合室3，气水混合室3与金属外套5之间连通一个扩散管4，扩散管4连通金属外套5。在气水混合室3入口端安装一个气水喷嘴1，气水喷嘴1连接外部的气水混合泵。气水混合室3的侧部开有一个压缩空气入口2。在金属外套5的中心位置同轴设置一个两端为喷射出口7的微孔塑料圆管8，两端的两个喷射出口7的出口直径之和应小于扩散管4的气水混合液入口直径。微孔塑料圆管8的侧壁上布满了微孔，该微孔的孔径为1～3μm，在微孔塑料圆管8上包裹着多层蜂窝状带孔的聚四氟乙烯塑料片6，每层聚四氟乙烯塑料片6上的微孔互相错开设置。

本发明在工作时，启动连接气水喷嘴1的气水混合泵，空气在泵腔中打碎成小气泡，与水充分混合进入气水混合室3，同时，压缩空气经压缩管道射流，通过压缩空气入口2也进入气水混合室3，气体与水流的相互作用使流体形成脉冲表面波并导致水流破裂成滴状液体，液滴以高速冲撞压缩空气，将它粉碎成微小气泡，充分混合后从气水混合室3和扩散管4进入高速旋转的金属外套5，聚四氟乙烯塑料片6连同微孔塑料圆管8也高速旋转，由于每层聚四氟乙烯塑料片6上的微孔互相错开设置，使气水混合液在撞击过程中能做切割运动，被雾化，这样，气泡经过不断切割后从微孔塑料圆管8两端的喷射出口7射出，气水呈雾状，在水体中缓慢上升，雾化后的气水混合液比表面积大，在水体中停留时间较长，水体溶解氧保持在一定水平长时间不会下降，氧利用率增高，达到35％以上，且全程阻力损失小于0.015MPa。