[发明专利]超声波增效型潜水离心式曝气机

说明书

技术领域

本发明涉及一种潜水曝气机，尤其是一种超声波增效型潜水离心式曝气机，属于潜水曝气机械技术领域。

背景技术

据申请人了解，目前在污水处理领域，传统的活性污泥生化处理工艺占主导地位，尤其是在市政以及大型的工业污水水处理工程中，生化处理工艺是整个工程的核心部分，而生化处理工艺的核心即为曝气设备，通过曝气设备使污水中保持一定的溶解氧含量且使溶解氧分布均匀，并使活性污泥中的有益微生物生存和繁殖，从而达到分解污水中COD和BOD等有害物质的目的。

现阶段比较常用的曝气方式有曝气盘/曝气管鼓风曝气、机械表面曝气、潜水机械曝气等。

曝气盘/曝气管鼓风曝气方式：由鼓风机（一般为罗茨风机）提供压缩空气，并经管路输送至污水池底部的曝气盘或曝气管，再通过曝气盘或曝气管上的微孔扩散到水体中。这种方式需设置专门的鼓风机设施，占地面积大、投资高、安装复杂，发生故障时不便维修。近10年来市政污水处理厂多采用这种方式，随着大量工程逐步进入维修期，面临的更换改造问题日益严重。

机械表面曝气方式：通常由大功率电机带动盘片在水面旋转以搅动、溅起水花，达到增氧目的，但这种方式功率消耗大，效率低且机械故障多。

潜水机械曝气方式：其工作过程是按文丘里原理或离心真空原理产生负压，将空气吸入水下，经过混气叶轮高速旋转和切割，实现水气混合后，在离心力带动下扩散到水体内，达到向水体增加氧含量的目的。现有潜水机械曝气机主要有两大类，一种为射流式，一种为离心式，这两种形式都是由一个水下高速叶轮完成空气的吸入和切割，在吸入空气量和切割程度上很难同时达到最好的效果。射流式为单方向喷射，离心式为圆周方向喷射。目前由于国内的污水处理工程逐步转向小型化（尤其是5000t/d的污水工程），对结构紧凑简单、安装维护方便的潜水机械曝气机的需求越来越大，然而潜水机械曝气机存在着气泡分布不匀、水气扩散效果不好以及氧转移率偏低的问题。

经检索发现，申请号201120109965.6授权公告号CN202099103U的中国实用新型专利公开了超声波辅助射流式曝气机，在混气室出口处设有超声波振荡器，可将气泡震碎，增加空气与水的接触面积，进而增加溶氧效率。然而该改进技术方案仅适用于射流曝气机，难以直接应用于离心曝气机，与射流曝气机相比，离心曝气机通过离心叶轮混合水气，混合效果更好。亟需研制出超声波增效型潜水离心式曝气机。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种超声波增效型潜水离心式曝气机，可有效增强水气混合效果，提高水体含氧量。

本发明解决首要技术问题的技术方案如下：

一种超声波增效型潜水离心式曝气机，包括输出轴连有离心叶轮的潜水电机，所述离心叶轮靠近潜水电机的一侧设有进水口，所述离心叶轮远离潜水电机的另一侧设有进气管；其特征是，所述离心叶轮周向同轴套设混气盘，所述混气盘沿径向设有一组一端通向离心叶轮、另一端通向外界的水气流道，所述各水气流道分别设有一组超声波探头。

该结构在运行时，经离心叶轮初步混合后的水气在离心力的作用下经水气流道排至外界，水气流道中的超声波探头发出的超声波会将水气中的气泡破碎，从而有效增强水气混合效果，提高水气接触面积，提供水体含氧量。

本发明要解决的第二技术问题是：如何使超声波的破碎效果得到强化。

与此相关的改进为：在各水气流道中，所述超声波探头沿混气盘径向分布；从靠近混气盘轴心的超声波探头到远离混气盘轴心的超声波探头，所述超声波探头的振荡频率依次逐步增加。

这样，即可使超声波破碎效果因累积作用而得到强化。

本发明要解决的第三技术问题是：如何避免混合水气在经过混气盘时损失过多的离心力，使其扩散范围和效果得到增强。

与此相关的改进为：所述混气盘呈环形，所述各水气流道分别呈由混气盘内缘延伸至混气盘外缘的弧线形，所述各水气流道的弧度相同、且均朝顺时针或逆时针弯曲。所述各水气流道横截面呈圆形，所述各水气流道的直径由靠近混气盘内缘的一端到靠近混气盘外缘的另一端逐渐增大。

这样，即可有效减少水气流道对水气的阻力，降低混合水气的离心力损失，使其扩散范围和效果得到增强。

本发明要解决的第四技术问题是：如何进一步减少水气流道的阻力，提高混合水气的喷射能力，并进一步增强其扩散范围和效果。