專利名稱：一種內(nèi)曝氣式曝氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及曝氣設(shè)備，特別是一種內(nèi)曝氣式曝氣裝置。
背景技術(shù)：
曝氣是將臭氧、氧氣或空氣等氣體強(qiáng)制溶解到水體中的過程，目的是增加氣體在液體中溶解度，達(dá)到加速理化或生化處理目的。傳統(tǒng)的曝氣裝置種類很多，有純氧——微孔布?xì)馄貧庀到y(tǒng)，純氧——混流增氧曝氣系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)——微孔布?xì)夤芷貧庀到y(tǒng)，葉輪吸氣推流式曝氣器，水下射流曝氣設(shè)備等，這些曝氣裝置雖然都發(fā)揮了較大的作用，但由于均為外曝式開放式結(jié)構(gòu)，是將氣體分布到液體中，氣體向外擴(kuò)散，所以能源耗費(fèi)大，成本高，臭氧或氧氣的利用率不高，曝氣效率較低，有時(shí)還會(huì)造成空氣污染。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要公開一種液體在氣體內(nèi)流動(dòng)，氣體由液體四周向液體內(nèi)擴(kuò)散的曝氣效率高，能源耗費(fèi)小，不會(huì)污染空氣，便于自動(dòng)控制的內(nèi)曝式曝氣裝置。
本實(shí)用新型主要由密封殼體、曝氣膜管、進(jìn)出水管、廢水流速控制器、溶解氧測定池、進(jìn)氣管、壓力表、減壓閥、壓力傳感器組成。將密封的殼體分隔為壓力室和減壓室，其內(nèi)布設(shè)曝氣膜管，曝氣膜管的兩端頭穿過殼體與進(jìn)水管和出水管連通，進(jìn)水管上設(shè)有廢水流速控制器，根據(jù)水處理量和溶解氧濃度要求控制進(jìn)水流速，在出水管上設(shè)置有溶解氧測定池，隨時(shí)了解溶解氧的濃度情況。在殼體的殼蓋板上設(shè)置有與殼體內(nèi)腔連通的進(jìn)氣管、壓氣表、減壓閥、壓力傳感器，另在殼體的壓力室、減壓室底部各設(shè)置一個(gè)排液孔，供檢修時(shí)排出泄漏到兩室的液體，壓力傳感器與信息控制系統(tǒng)連接，也可不設(shè)。
所述的密封殼體為氣密性殼體，其上設(shè)有殼蓋板，內(nèi)腔由隔板分隔為壓力室和減壓室，壓力室容積大于減壓室容積。
所述的曝氣膜管由具有特殊的選擇通透性，耐高低溫，適宜的物理強(qiáng)度，良好的絕緣性，非粘附性，耐酸性，阻燃性的發(fā)泡型合成材料制成，盤狀布設(shè)在壓力室中，最末一小段布設(shè)在減壓室中，根據(jù)處理水量的大小，曝氣膜管可為1管(層)或并聯(lián)2管(層)以上。
所述的減壓閥上還設(shè)置有一減壓閥回氣管與氣源連通，當(dāng)減壓閥放氣時(shí)，將臭氧和氧氣等氣體回送到氣源中。
控制溶解氧濃度主要是通過膜管的長度，內(nèi)徑、氣體壓力和水流流速，因?yàn)樵谔囟ㄑb置上的膜管長度和內(nèi)徑是固定了的，所以運(yùn)行時(shí)主要靠調(diào)整氣體壓力和水流流速來得到不同濃度的溶解氧。
本裝置運(yùn)行時(shí)，加入氣體的壓力要大于管壁孔隙中液體的界面張力?？筛鶕?jù)顯微鏡觀察，測量得到曝氣膜管微孔孔徑分布情況，選擇孔徑最小的孔徑組，計(jì)算出其表面張力，為氣體通過曝氣膜管所需壓力。
附加壓力的計(jì)算公式為Ps＝2γ/R其中，Ps為最小工作壓力；γ為表面張力，通常情況下(25℃)液-氣界面中水的張力為0.07214N/m；R為膜管孔隙半徑，單位為μm。下面為一具體曝氣膜管的計(jì)算過程①通過顯微鏡觀察膜管切片的孔隙分布，測量出孔隙的內(nèi)徑。
②根據(jù)附加壓力公式計(jì)算出各內(nèi)徑所對應(yīng)的附加壓力值。
表1實(shí)驗(yàn)?zāi)す芸紫秲?nèi)徑(2R)與相應(yīng)附加壓力值
根據(jù)表1可知，微孔內(nèi)徑最大為550μm，最小為120μm，范圍主要分布在120～300μm之間，而出現(xiàn)頻率較多的是200μm；最大對應(yīng)附加壓力值為2.40KPa，最小值為0.52KPa，大都分布在0.96～2.40KPa范圍內(nèi)，出現(xiàn)頻率較多的是1.44KPa?？紫兜膬?nèi)徑越大附加壓力越小。據(jù)此推算出最小氣體工作壓力即克服這些微孔中液體的總表面張力所需壓力應(yīng)大于0.96KPa。
曝氣時(shí)，開啟水泵和廢水流速控制器，使廢水或需曝氣水液從膜管中流過，同時(shí)開啟氣源，使殼體腔內(nèi)充滿曝氣氣體，并達(dá)到一定壓力，利用膜管內(nèi)外壓力差，使曝氣氣體以微氣泡的方式，通過管壁微孔均勻地分布到管腔中流動(dòng)的液體中，達(dá)到氣、液兩相充分接觸、氣體溶解到廢水中即曝氣的目的，在曝氣過程中，壓力表實(shí)時(shí)地指示曝氣裝置內(nèi)部的壓力，如果壓力超過設(shè)定的壓強(qiáng)時(shí)，減壓閥開啟，以維持曝氣殼體內(nèi)的氣壓平衡和穩(wěn)定，可設(shè)置壓力傳感器實(shí)時(shí)將壓力信號反饋至信息控制系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)調(diào)節(jié)輸入氣壓。當(dāng)曝氣氣體為臭氧時(shí)，為了充分利用和回收殘余的臭氧，從安全閥出來的臭氧經(jīng)過干燥和凈化等處理成為臭氧發(fā)生器的原料氣體，供再次產(chǎn)生高濃度臭氧所用。
本裝置的主要用于中小型水處理環(huán)境，適合于高濃度有機(jī)廢水的降解和凈化處理，處理量在1～50m3/d。按下式計(jì)算日處理量＝(膜管內(nèi)徑/2)2×3.14×流速×并列膜管數(shù)×24×60本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是(1)、曝氣效率高，能源耗費(fèi)少，操作方便；(2)、當(dāng)采用特殊氣體(臭氧、純氧、氯氣等)曝氣時(shí)，氣體不會(huì)外泄，利用率高，不污染環(huán)境；(3)、由于氣體的溶解度與壓力成正比，本裝置可以大幅度提高氣體壓力，強(qiáng)制曝氣，從而可以增加氣體的溶解度；(4)、本裝置可對氣體壓力進(jìn)行控制，因此，有利于實(shí)現(xiàn)曝氣過程的自動(dòng)控制。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)具體實(shí)施例
本新型主要由密封殼體(1)、設(shè)置在殼體(1)內(nèi)腔中的具有特殊選擇通透性的曝氣膜管(2)和設(shè)置在殼體蓋板(1-3)上的減壓閥(5)、壓力表(6)、進(jìn)氣管(7)、壓力傳感器(8)以及與曝氣膜管(2)連通的進(jìn)水管(3)、出水管(9)組成。殼體(1)的內(nèi)腔由隔板分隔為獨(dú)立的壓力室(1-1)、減壓室(1-2)，壓力室(1-1)大于減壓室(1-2)，在減壓室(1-2)壓力室(1-1)底部邊緣設(shè)置排液孔(11)、(12)，該孔通常由螺栓擰緊，處于封閉狀態(tài)，有泄漏或檢修時(shí)作為排液口；曝氣膜管(2)選用具有選擇通透性、耐高低溫、適宜的物理強(qiáng)度、良好的絕緣性、非粘附性、耐酸性、阻燃性發(fā)泡型合成材料制成，并根據(jù)水處理量和溶解氧濃度要求確定膜管長度和內(nèi)徑，盤狀布設(shè)在壓力室(1-1)中，最末一段穿過隔板布設(shè)在減壓室(1-2)中，曝氣膜管(2)的兩端穿過殼體(1)分別與進(jìn)水管(3)出水管(9)連通，另根據(jù)處理水量的要求，可將曝氣膜管布設(shè)為1管(層)或并聯(lián)2管(層)以上。
在殼體(1)的殼蓋板(1-3)上布設(shè)進(jìn)氣管(7)和減壓閥(5)、壓力表(6)、壓力傳感器(8)，并與殼體(1)內(nèi)腔的壓力室(1-1)連通，壓力傳感器(8)與信息控制系統(tǒng)連接，在減壓閥(5)上設(shè)置減壓閥回氣管(5-1)與氣源連通。進(jìn)水布水控制系統(tǒng)的進(jìn)水管(3)、出水管(9)與穿出殼體(1)的曝氣膜管(2)連通。在進(jìn)水管(3)上設(shè)置有廢水流速控制器(4)、在出水管(9)上設(shè)置有溶解氧測定池(11)，溶解氧測定池(11)與控制系統(tǒng)連接。
布設(shè)完畢后，密閉殼體(1)，接通氣源，開啟水泵即可曝氣。
下面通過一實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步說明本裝置的曝氣效果。
實(shí)驗(yàn)用氣體氧氣；曝氣水量100ml；溶解氧測定儀意大利哈那HI9143型溶解氧測定儀。
表2直接曝氣方式溶解氧(DO)測定值表
(曝氣水量100ml)
表3內(nèi)曝氣式曝氣裝置曝氣溶解氧測定值表
(曝氣水量100ml，殼體內(nèi)的壓力是0.01Mpa，曝氣管長度2.20m)由上表兩種曝氣方式測定結(jié)果可知，通過內(nèi)曝式曝氣裝置曝氣后的溶解氧濃度比直接曝氣的濃度高，如果適當(dāng)加大殼體內(nèi)的壓力或減低水的流速，溶解氧的濃度將會(huì)增加。通過調(diào)節(jié)殼體內(nèi)氣體的壓力或者調(diào)節(jié)水的流速可以使出水獲得不同的溶解氧濃度。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)曝氣式曝氣裝置，其特征是密閉的殼體(1)內(nèi)腔由隔板分隔成壓力室(1-1)、減壓室(1-2)，兩室內(nèi)布設(shè)有曝氣膜管(2)，曝氣膜管(2)的兩端頭穿出殼體(1)分別與進(jìn)水管(3)、出水管(9)連通，在進(jìn)水管(3)上設(shè)有廢水流速控制器(4)，出水管(9)上設(shè)置有溶解氧測定池(10)，在殼體(1)的蓋板(1-3)上設(shè)置有與殼體(1)的壓力室(1-1)連通的減壓閥(5)、壓力表(6)、進(jìn)氣管(7)、壓力傳感器(8)，在壓力室(1-1)和減壓室(1-2)的底部設(shè)置有平時(shí)關(guān)閉的排液孔(12)、(11)，壓力傳感器(8)與信息控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)曝氣式曝氣裝置，其特征是所述的殼體(1)為氣密性殼體，壓力室大于減壓室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)曝氣式曝氣裝置，其特征是所述的曝氣膜管(2)是用具有選擇通透性、耐高低溫、適宜的物理強(qiáng)度，良好的絕緣性，非粘附性、耐酸性、阻燃性的發(fā)泡型合成材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)曝氣式曝氣裝置，其特征是曝氣膜管(2)盤狀布設(shè)在壓力室(1-1)中，最末一段布設(shè)在減壓室(1-2)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)曝氣式曝氣裝置，其特征是曝氣膜管(2)可為1層或并聯(lián)2層以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)曝式曝氣裝置，其特征是減壓閥(5)上設(shè)有減壓閥回氣管(5-1)，與氣源連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種內(nèi)曝氣式曝氣裝置，主要由密封的殼體，布設(shè)在殼體內(nèi)的壓力室和減壓室中的具有特殊選擇通透性的曝氣膜管和設(shè)置在殼體蓋板上的進(jìn)氣管、減壓閥、壓力表、壓力傳感器以及與膜管連通的進(jìn)水管、出水管組成。廢水在膜管中流動(dòng)，利用膜管內(nèi)外壓力差，使曝氣氣體以微氣泡的方式，通過管壁微孔均勻地分布到管腔中流動(dòng)的污水中，達(dá)到氣、液兩相充分接觸即可達(dá)到曝氣的目的。根據(jù)水量大小可以將曝氣膜管并聯(lián)2層以上。這種內(nèi)曝氣式曝氣裝置，節(jié)省能源，便于自動(dòng)控制，更主要的是曝氣效率高，同樣情況下，比直曝式的溶解氧濃度高。
文檔編號C02F7/00GK2841648SQ200520036288
公開日2006年11月29日 申請日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者農(nóng)以寧 申請人:桂林電子工業(yè)學(xué)院