[实用新型]自激振荡微孔曝气器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种曝气器，尤其是一种微孔曝气器。 

背景技术

在石化、印染、纺织、造纸、制药等工业污水和城市生活污水生化处理工艺中，曝气器由于能提供生化水处理所需的溶解氧而得到广泛引用。 

目前常见的曝气器采用膜片式微孔曝气器，例如申请号为2010101682404的中国专利申请公开说明书，公开了一种膜片式微孔曝气器，包括基座、螺纹连接在基座上的顶盖和橡胶膜片，其中顶盖将橡胶膜片压制在基座的上部，橡胶膜片中开有许多封闭式的微孔。通气时，压缩空气通过管路进入曝气器的基座内，在空气压力的作用下，橡胶膜片微微向上鼓起，气体从未空中通过形成小气泡，向污水处理池中提供溶解氧，以进行生化处理。在实际应用中，由于在一定的压力下曝气，导致污水曝气池中的搅动很低，大多气泡直接从顶部冒出，导致氧的利用率很低。 

发明内容

为了克服已有膜片式微孔曝气器的搅动能力较弱、氧利用率较低、曝气效果较差的不足，本实用新型提供一种增加曝气池的紊流强度、提高氧的利用率、提升曝气效果的自激振荡微孔曝气器。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种自激振荡微孔曝气器，包括基座、连接在基座上的顶盖和橡胶膜片，其中顶盖将橡胶膜片压制在基座的上部，所述橡胶膜片中开 有微孔，所述基座下部开有供气口，所述自激振荡微孔曝气器还包括自激振荡结构，所述自激振荡结构包括上喷嘴、自激振荡腔和下喷嘴，所述自激振荡结构的上喷嘴与所述供气口连通，所述自激振荡结构的下喷嘴与进口管连通，所述进口管与外接气源连通，所述自激振荡结构的上喷嘴内径比所述自激振荡结构的下喷嘴内径大。 

进一步，所述自激振荡腔的顶部设有锥形碰撞壁，所述上喷嘴位于所述锥形碰撞壁的中部。该锥形碰撞壁有利于气流在自激振荡腔内形成涡环；当然，碰撞壁的截面形状也可以为其他形状，例如三角形等，只要外径上大下小即可。 

更进一步，沿着所述上喷嘴从下到上，所述锥形碰撞壁的外径逐渐变大。该方式的涡环效果较为理想，可使自激振荡腔内只产生一对沿轴线对称的涡环，使涡环结构较合理，使气流产生稳定的，周期性的激振,有明显的主频段，使激振脉冲效果最好。当然，也可以采用其他方式。 

再进一步，所述进口管的内径沿着远离所述自激振荡腔方向逐渐由小变大。在进口管内对气流进行加速，也有利于提升紊流效果。 

所述上喷嘴与所述下喷嘴的中心线位于同一直线上，以减少曝气过程能量损失，降低曝气能耗。 

本实用新型的技术构思为：该微孔曝气器设有振荡结构，由管道输送的压缩空气达到一定压力和流速的，当气体压力和流速达到一定数值时，气体经过振荡结构，可以使通过微孔曝气托盘内部空间传送到微孔膜片的流动是随时间变化的瞬态流动。这种流动存在着压力行波，使达到微孔膜片的气流有一定程度的脉动，进而使普通微孔曝气 器溢出的气泡速度有一定程度的差异，进一步使水流呈现强烈的紊流的状态。当压缩空气经入口通入振荡腔时，腔内流体与进入的压缩空气之间发生动量交换，形成一定厚度的不稳定剪切层，剪切层被射流夹带产生漩涡，向下游传播。当具有初始振荡的压缩空气与不断生成的旋涡一起到达下游碰撞壁时，在碰撞区诱发一定频率的压力扰动波。该扰动波又以高速向上游反射至腔室入口，当这种扰动波的频率与射流初始振荡的频率相接近时，整个流体的振荡被迭加，放大。重复上述过程，即在腔室出口处出现了被调制了的振荡射流。自激振荡微孔曝气器的圆柱形振荡腔起着简单谐振器的作用。当射入腔室压缩空气的频率与腔室结构、几何尺寸决定的旋涡波的频率相接近时,空气产生谐振，幅值被放大，并一起向出口传播，将压缩空气的稳态压力与这两种波动压力迭加，可得出自激振荡微孔曝气器在腔室内流动压力的数学模型为： 

p＝p₀+p_Acos k_ax+p_Bcos k_vx  (1) 

式中：p₀为稳态压力；为行波压力幅值；为旋涡波压力幅值； 

腔室内流体波动速度的数学模型为： 

v＝v₀+v_Asin k_ax+v_Bsin k_vx  （2） 

式中，表示行波平均速度的幅值；表示旋涡波平均速度的幅值；稳态时来流波动速度；c₁稳态时腔内流体波动速度；k_s绝热体积弹性模量；k_a行波的波数；k_v旋涡波的波数。