專利名稱：：一種倒傘型氧化溝曝氣機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)中污水處理設(shè)備制造
技術(shù)領(lǐng)域：
。特別涉及一種倒傘型氧化溝曝氣機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)。具體說(shuō)，該技術(shù)主要應(yīng)用于采用表面曝氣的氧化溝工藝技術(shù)改造、曝氣設(shè)備升級(jí)和工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，新型曝氣機(jī)可以滿足新型氧化溝工藝的設(shè)備要求，增強(qiáng)曝氣和推流效果，提升氧化溝的處理效能，同時(shí)還能夠降低氧化溝曝氣設(shè)備的運(yùn)行能耗。
背景技術(shù)：
：而城市污水處理是能源密集的行業(yè)之一，在常規(guī)的城市污水處理廠的運(yùn)行成本中(包括折舊費(fèi)等)，電費(fèi)約占三分之一多。而污水生物處理系統(tǒng)中曝氣電耗占污水處理廠全廠電耗的40%50%。高電耗一方面造成了污水處理設(shè)施運(yùn)行成本高；另一方面，高電耗也加重了我國(guó)現(xiàn)階段的能源危機(jī)。研究和開(kāi)發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理廠節(jié)能降耗的技術(shù)和設(shè)備，對(duì)于緩解我國(guó)目前的能源危機(jī)具有重要意義。曝氣設(shè)備作為氧化溝處理工藝中最核心的機(jī)械設(shè)備，是影響氧化溝處理效率、能耗及穩(wěn)定性的關(guān)鍵之一，它們不僅兼有充氧、推動(dòng)、混合等功能，還決定著氧化溝的溝型、占地面積和基建投資。氧化溝內(nèi)使用的表面曝氣設(shè)備主要有轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)，轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣機(jī)，豎軸式(倒傘型、泵型)表面曝氣機(jī)，其中倒傘型表面曝氣機(jī)與Carrousel氧化溝均是1967年由荷蘭DHV公司的Pasveer博士發(fā)明，其配套電機(jī)功率為45kW。1993年荷蘭DHV公司推出了卡魯塞爾2000型氧化溝系統(tǒng)，所采用的倒傘型表曝機(jī)功率介于90kW至160kW，葉輪直徑4>3500至4>3750mm。1999年DHV公司又成功地開(kāi)發(fā)了卡魯塞爾3000型氧化溝系統(tǒng)，水深由普通氧化溝的5m提高到8m(但要采用導(dǎo)流筒，消耗能源)，占地面積更少。由于卡魯塞爾氧化溝工藝風(fēng)靡一時(shí)，國(guó)外涌現(xiàn)了一批倒傘型表曝機(jī)的著名公司及其產(chǎn)品，主要是美國(guó)EIMC0公司生產(chǎn)的0XYRAT0R倒傘型表曝機(jī)和荷蘭SpaansBabcockbv公司生產(chǎn)的Spaans-A型和Spaans—B型倒傘表曝機(jī)。國(guó)外倒傘型表曝機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)型式基本上是一致的，葉輪焊接結(jié)構(gòu)略有不同。而葉輪的水力幾何參數(shù)，圓錐體的錐角、葉片都很相近。國(guó)內(nèi)是國(guó)禎環(huán)保公司曾在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)發(fā)出泵型表曝機(jī)系列，最大直徑①1930mm，最大功率55kW，隨后又開(kāi)發(fā)了更大功率的表面曝氣機(jī)，最大直徑①4000ram，最大功率132kW，可配套恒速型、雙速型和調(diào)速型三種不同的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該機(jī)型的研制打破了國(guó)外技術(shù)壟斷。如圖2-4所示，為國(guó)禎開(kāi)發(fā)的集中曝氣機(jī)的樣品模型，各曝氣機(jī)的大葉輪直徑3m，圖2為DS380雙層倒傘曝氣機(jī)，浸深3.19m，下端為十字形葉輪，葉片長(zhǎng)0.96m，主要起推流作用；圖3為目前應(yīng)用較多的DS375單層倒傘曝氣機(jī)；圖4為DSS—19Y翼盤(pán)式復(fù)合葉輪曝氣機(jī)，浸深1.83m,下端小葉輪半徑0.52m，8葉片與軸向及水平面均有夾角，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)起到向上推流及調(diào)節(jié)流線的作用。目前對(duì)于曝氣機(jī)的開(kāi)發(fā)，一方面開(kāi)發(fā)新型曝氣機(jī)深水型組合葉輪，使其兼具倒傘型葉輪的推流攪拌能力和泵型葉輪的深層抽吸能力，以滿足氧化溝工藝需要；另一方面開(kāi)發(fā)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，不同驅(qū)動(dòng)模式的設(shè)備既可單獨(dú)使用，又可組合使用，可以滿足工藝運(yùn)行中對(duì)充氧曝氣和攪拌推流的不同需求，當(dāng)負(fù)荷變化引起需氧量降低時(shí)，氧化溝工藝系統(tǒng)的一臺(tái)或數(shù)臺(tái)表面曝氣機(jī)可以在程序控制下自動(dòng)停止或切換到較低的轉(zhuǎn)速，同時(shí)還可以通過(guò)改變?nèi)~輪浸沒(méi)深度改變動(dòng)力輸入。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種倒傘型氧化溝曝氣機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，其在曝氣以及推流方面的性能，比目前已有的常規(guī)曝氣機(jī)結(jié)構(gòu)形式或者相近的其它結(jié)構(gòu)形式更高效，更加適用于深水型氧化溝的曝氣和推流過(guò)程。所述倒傘型氧化溝曝氣機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，其主體結(jié)構(gòu)為一個(gè)倒裝的錐體，錐體的錐面1下面連接錐軸2，錐體錐面底端夾角為140°，直徑為2.8m，錐體的錐面上共鑲嵌8片葉輪，葉片與錐體表面垂直。所述8片葉輪是在錐軸2上的部分為長(zhǎng)葉輪3，在錐面上的為4個(gè)短葉輪4、4個(gè)小葉輪6;所有葉輪垂直于錐體表面并均鑲嵌在錐體上，短葉輪4和小短葉輪6相間、等間隔分布；所述在錐體表面的上短葉輪4的下端直接將短葉輪的部分葉片加以延長(zhǎng)成為長(zhǎng)葉輪3，長(zhǎng)葉輪3再一直延伸到錐軸2的頂端，固定在錐軸2的圓柱面上，連接部分為圓弧形，起到攪動(dòng)底層流體，增加污水的上下循環(huán)速度和水平流動(dòng)速度，增進(jìn)曝氣機(jī)的充氧、攪拌和推流三大作用。所述錐體錐軸2上的長(zhǎng)葉輪3之間形成半圓弧的溝槽5。本發(fā)明的有益效果是將本發(fā)明倒傘型的葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為復(fù)合型葉輪，其上層的大型倒傘葉輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，水呈水幕狀自短葉輪片和葉輪l邊緣甩出，裹進(jìn)大量空氣，不斷更新液面。在上層的短葉輪下端直接將短葉輪的部分葉片加以延長(zhǎng)，可以攪動(dòng)底層流體，增加污水的上下循環(huán)速度和水平流動(dòng)速度，增進(jìn)曝氣機(jī)的充氧、攪拌和推流三大作用。在機(jī)械設(shè)計(jì)和制作方面比已有雙層葉輪結(jié)構(gòu)曝氣機(jī)更加簡(jiǎn)單，同時(shí)設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度和耐用壽命更高。比現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式更高效，更加適用于深水型氧化溝的曝氣和推流。.圖1為本發(fā)明倒傘曝氣機(jī)模型圖。圖2-4為國(guó)禎開(kāi)發(fā)的集中曝氣機(jī)的樣品模型。(其中圖2為DS380雙層倒傘曝氣機(jī)。圖3為單層倒傘曝氣機(jī)。圖4為DSS-19Y翼盤(pán)式復(fù)合葉輪曝氣機(jī))圖5為倒傘型氧化溝曝氣機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)整體形狀示意圖圖6為圖5的A向視圖。圖7為倒傘型氧化溝曝氣機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)俯視圖。圖8為四種機(jī)型的模擬計(jì)算中截面流速對(duì)比。(其中的機(jī)型為1、Dss-19Y;2、Ds380;3、本設(shè)計(jì)；4、單層)具體實(shí)施例方式本發(fā)明是提供一種倒傘型氧化溝曝氣機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，圖1所示為本發(fā)明倒傘曝氣機(jī)的整體形狀模型圖。圖5為倒傘型氧化溝曝氣機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)整體形狀示意圖。屬于復(fù)合型葉輪。圖6為圖5的A向視圖。圖7為倒傘型氧化溝曝氣機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)俯視圖。所述倒傘型氧化溝曝氣機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，其主體結(jié)構(gòu)為一個(gè)倒裝的錐體，錐體的錐面1下面連接錐軸2，錐體錐面底端夾角為140°，直徑為2.8m，錐體的錐面上共鑲嵌8片葉輪，所述8片葉輪是在錐面上的為4個(gè)短葉輪4、4個(gè)小葉輪6;所有葉輪垂直于錐體表面并均鑲嵌在錐體上，短葉輪4和小短葉輪6.相間、等間隔分布(如圖6、7所示)；在錐軸2上的部分為在錐體表面的上短葉輪4的下端直接將短葉輪的部分葉片加以延長(zhǎng)成為長(zhǎng)葉輪3，長(zhǎng)葉輪3再一直延伸到錐軸2的頂端，固定在錐軸2的圓柱面上，互成90"，連接部分為圓弧形，起到攪動(dòng)底層流體，增加污水的上下循環(huán)速度和水平流動(dòng)速度，增進(jìn)曝氣機(jī)的充氧、攪拌和推流三大作用。所述錐體錐軸2上的長(zhǎng)葉輪3之間形成半圓弧的溝槽5(如圖5、6、7所示)。長(zhǎng)葉輪3的寬度為0.6m。上層倒傘型短葉輪4直徑為3m，浸沒(méi)深度為2.Om，葉片寬度為0.10m。這種倒傘型氧化溝曝氣機(jī)的葉輪的制作，主要包括如下幾個(gè)方面。1.曝氣機(jī)葉輪工藝設(shè)計(jì)，按照上述的曝氣機(jī)尺寸數(shù)據(jù)，可以選擇不同的直徑范圍，然后按照對(duì)應(yīng)的尺寸比例進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.錐體部分錐面間的夾角為140°，中軸部分下端延長(zhǎng)出來(lái)一段，長(zhǎng)度按照曝氣機(jī)的尺寸比例進(jìn)行確定。3.曝氣機(jī)的葉輪形式一共包括8片，在錐體表面l上，分為4個(gè)小葉輪6和4個(gè)短葉輪4,葉輪垂直于錐體表面1并均鑲嵌在錐體上，在錐體表面1上的4個(gè)短葉輪4的下端直接將短葉輪的部分葉片加以延長(zhǎng)成為長(zhǎng)葉輪3，長(zhǎng)葉輪3再一直延伸到錐軸2的頂端，固定在錐軸2的圓柱面上。8個(gè)葉輪的分布形式是4個(gè)小葉輪6和4個(gè)短葉輪4相間、等間隔分布，且同一類(lèi)型的葉輪均是對(duì)稱分布。該曝氣機(jī)的構(gòu)形屬于復(fù)合型葉輪，其工作原理是上層為大型倒傘葉輪，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，水呈水幕狀自葉片邊緣甩出，裹進(jìn)大量空氣，不斷更新液面。在上層葉輪下端直接將大葉輪的部分葉片加以延長(zhǎng)，可以攪動(dòng)底層流體，增加污水的上下循環(huán)速度和水平流動(dòng)速度，增進(jìn)曝氣機(jī)的充氧、攪拌和推流三大作用。實(shí)施例1按照?qǐng)D5所示的曝氣機(jī)尺寸，將該曝氣機(jī)的縮小40倍，制作同樣結(jié)構(gòu)形式的曝氣機(jī)模型(圖1所示)，同樣也將國(guó)禎開(kāi)發(fā)的三種曝氣機(jī)按照同樣的比例縮小制作成曝氣機(jī)模型(圖2-4所示)。利用該曝氣機(jī)模型在小試模型的氧化溝中進(jìn)行流態(tài)測(cè)試，結(jié)果顯示該曝氣機(jī)的推流和曝氣機(jī)性能均要優(yōu)于其它三種曝氣機(jī)結(jié)構(gòu)形式(表l)。表l小試模型流速對(duì)比在上游溝道中間靠近曝氣機(jī)位置在上游溝道中間遠(yuǎn)離爆氣機(jī)位置在卜游溝道中間靠近賜氣機(jī)位置在卜'游溝道中間遠(yuǎn)離曝氣機(jī)位置上層水平速度上層垂直速度下層水平速度F層垂直速度本發(fā)明0.00032757-O.020277-O.0076853-0.0068225Ds380-0.00028131-0.023339-0.0059433-0.0089323單層0.00032757-0.020277-O.0076853-O.0068225Dss-19Y-0.00092355-O.020536-0.006789-0.0082379上層水平速度上層垂直速度F層水平速度下層垂直速度本發(fā)明-O.00505270.022416-O.00799470.0089727Ds380-O.00585150.022911-0.0086990.0099616單層-0.00505270.022416-O.00799470.0089727Dss-19Y-0.00511790.021606-0.00856230.0089533上層水平速度上層垂直速度下層水平速度下層垂直速度本發(fā)明0.023211-O.017690.018458-0.0065345Ds3800.021693-0.014440.019805-0.0045168單S0.023211-O.017690.018458-0.0065345Dss-19Y0.022382-0.0145190.016876-O.0045377上層水平速度上層垂直速度下層水平速度下層垂直速度本發(fā)明0.0151190.0169050.0226780.0061008Ds3800.0167440.0184590.020540.0073743單層0.0151190.0169050.0226780.0061008Dss-19Y0.0146410.0163210.0199570.0066026實(shí)施例2將該種結(jié)構(gòu)形式的曝氣機(jī)與國(guó)禎其它三種的曝氣機(jī)進(jìn)行實(shí)際氧化溝的模擬試驗(yàn)，利用計(jì)算流體力學(xué)模型對(duì)實(shí)際尺寸結(jié)構(gòu)的曝氣機(jī)的推流和曝氣功能進(jìn)行模擬，從測(cè)試結(jié)果可以看出，該發(fā)明所提出的曝氣機(jī)構(gòu)形的性能要優(yōu)于上述三種曝氣機(jī)構(gòu)形的性能，在相同的轉(zhuǎn)速和輸入功率的條件下，該構(gòu)形的曝氣機(jī)的在氧化溝中間位置的不同截面的平均流速以及輸出功率要高于其它三種類(lèi)型的曝氣機(jī)(圖8，表2)。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種倒傘型氧化溝曝氣機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，其主體結(jié)構(gòu)為一個(gè)倒裝的錐體，錐體的錐面(1)下面連接錐軸(2)，錐體錐面底端夾角為140°，直徑為2.8m，錐體的錐面上共鑲嵌8片葉輪，葉片與錐體表面垂直。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述倒傘型氧化溝曝氣機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述8片葉輪是在錐面上的為4個(gè)短葉輪(4)，4個(gè)小葉輪(6);所有葉輪垂直于錐體表面并均鑲嵌在錐體上，短葉輪(4)和小短葉輪(6)相間、等間隔分布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述倒傘型氧化溝曝氣機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述在錐體表面1上的短葉輪(4)下端的部分葉片直接加以延長(zhǎng)成為長(zhǎng)葉輪(3)，長(zhǎng)葉輪(3)再一直延伸到錐軸(2)的頂端，固定在錐軸(2)的圓柱面上，起到攪動(dòng)底層流體，增加污水的上下循環(huán)速度和水平流動(dòng)速度，增進(jìn)曝氣機(jī)的充氧、攪拌和推流三大作用。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述倒傘型氧化溝曝氣機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述錐體錐軸(2)上的長(zhǎng)葉輪(3)之間形成半圓弧的溝槽(5)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述倒傘型氧化溝曝氣機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述錐體表面的短葉輪(4)與延長(zhǎng)部分的長(zhǎng)葉輪(3)之間的連接部分為半圓弧形。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了屬于環(huán)境保護(hù)中污水處理設(shè)備制造
技術(shù)領(lǐng)域：
。特別涉及一種倒傘型氧化溝曝氣機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)。其主體結(jié)構(gòu)為一個(gè)倒裝的錐體，錐體底端夾角為140°，錐體的錐面上共鑲嵌8個(gè)葉輪，葉片與錐體表面垂直，包括4個(gè)短葉輪，4個(gè)小葉輪；短葉輪和小葉輪相間、等間隔分布。將短葉輪下端的部分葉片直接加以延長(zhǎng)，可以攪動(dòng)底層流體，增加污水的上下循環(huán)速度和水平流動(dòng)速度，增進(jìn)曝氣機(jī)的充氧、攪拌和推流三大作用。比現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式更高效，更加適用于深水型氧化溝的曝氣和推流。文檔編號(hào)C02F3/12GK101434434SQ20071017639公開(kāi)日2009年5月20日申請(qǐng)日期2007年10月26日優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日發(fā)明者劉艷臣,施慧明,施漢昌申請(qǐng)人:清華大學(xué)