專利名稱：：曝氣用擴散器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種曝氣用擴散器。曝氣用擴散器是一種用于在水下產(chǎn)生多個氣泡的裝置，并包括空氣吸入通道和氣泡排出孔。例如在水處理廠的曝氣池內(nèi)、在利用過濾的水處理廠的過濾池內(nèi)和在利用膜生物反應(yīng)器(MBR)的水處理廠的生物反應(yīng)器內(nèi)使用該曝氣用擴散器來產(chǎn)生氣泡。
背景技術(shù)：
：曝氣池用來通過培養(yǎng)需氧微生物而分解臟水、廢水和污水中含有的有機物質(zhì)。與鼓風機流體連通的曝氣用擴散器安裝在曝氣池底部。通過從曝氣用擴散器排出的氣泡而向曝氣池內(nèi)的廢水供應(yīng)氧氣。該氧氣用來培養(yǎng)廢水中含有的需氧微生物。過濾池用來通過過濾處理除去廢水中含有的固體顆粒。過濾池設(shè)有過濾單元，例如，浸入式膜過濾器模塊。與鼓風機流體連通的曝氣用擴散器在過濾池內(nèi)安裝于浸入式膜過濾器模塊下方。從曝氣用擴散器排出的氣泡擾動浸入式膜過濾器模塊周圍的水。膜由于"與氣泡的碰撞"以及"膜周圍的水擾動"而受到振動，從而可防止結(jié)垢現(xiàn)象(即，膜的微孔由于固體顆粒的沉積而被堵塞)。在生物反應(yīng)器中，固體顆粒被膜模塊除去，同時有機物質(zhì)被微生物分解。從安裝在生物反應(yīng)器底部上的曝氣用擴散器排出的氣泡在向微生物提供氧氣的同時防止膜結(jié)垢。從曝氣用擴散器排出的氣泡根據(jù)其直徑可分為小氣泡和大氣泡。通常，將直徑為約lmm至約3mm的氣泡稱為小氣泡。被排出的每一氣泡的大小取決于每一氣泡排出孔的直徑。通常，氣泡的直徑大于氣泡排出孔的直徑。小氣泡的優(yōu)點在于它們能高效地將氧傳輸至水。然而，為了3提高氣泡的物理清潔效果，有利的是增大從曝氣用擴散器排出的氣泡的大小。例如，在用于膜生物反應(yīng)器(MBR)的曝氣用擴散器中，考慮到氧傳輸效果和清潔效果，每個氣泡排出孔的直徑通常設(shè)計在約lmm至約10mm的范圍內(nèi)，更常見的是在約3mm至約8mm的范圍內(nèi)。在過濾池和生物反應(yīng)器中，通過從曝氣用擴散器排出的氣泡防止膜結(jié)垢稱為"通過氣泡對膜物理清潔"。關(guān)于通過氣泡對膜物理清潔，最致命的因素是形成其中水的擾動程度極低的死區(qū)。具體而言，在通過高濃度的微生物運行的生物反應(yīng)器的情況下，如果在膜的附近形成死區(qū)，則會由于微生物的粘性固體顆粒而快速產(chǎn)生對膜的表面阻塞，從而施加到膜上的壓力會快速增加。死區(qū)在膜附近形成，這主要是因為從曝氣用擴散器的氣泡排出孔排出的氣泡量是不均勻的。該現(xiàn)象稱為"非均勻曝氣"。如果起著擾動水的驅(qū)動力作用的氣泡的排出量不均勻，則會在膜的附近形成其中水的擾動程度極低的死區(qū)。圖1為示出了傳統(tǒng)擴散器安裝結(jié)構(gòu)的立體圖，其中膜模塊固定框架與曝氣用擴散器一體形成。呈具有大致U形結(jié)構(gòu)的矩形管形式的曝氣用擴散器100附連到框架400的下端部上。通過空氣供給管300向曝氣用擴散器100供應(yīng)空氣。圖1中沒有示出膜模塊。曝氣用擴散器100設(shè)有多個向上取向的氣泡排出孔?？蚣?00安裝在過濾池內(nèi)，同時將曝氣用擴散器100保持在水平狀態(tài)下。如果從形成在曝氣用擴散器100內(nèi)的一些氣泡排出孔排出的氣泡的量相對較小，則可能在定位于對應(yīng)的氣泡排出孔上方的膜模塊附近形成死區(qū)。以下，將參照圖2詳細描述曝氣用擴散器100的非均勻曝氣現(xiàn)象。圖2為示出了圖1所示的曝氣用擴散器100的一部分的放大剖面圖。曝氣用擴散器100設(shè)有多個向上取向的氣泡排出孔111、112、113、114和115。氣流由箭頭表示。從每個氣泡排出孔排出的氣泡的量由垂直箭頭的高度表示。在曝氣用擴散器100中，位于虛線上方的區(qū)域為空氣層，而位于虛線下方的區(qū)域為水層。通常，因為氣流阻力與距空氣供給端口101的距離成比例地增加，從而曝氣用擴散器100內(nèi)的空氣層的厚度與距空氣供給端口101的距離成比例地減小。通常，在浸入式膜系統(tǒng)的情況卞，優(yōu)選的是能排出直徑為約5mm以上的大氣泡的曝氣用擴散器。然而，隨著氣泡排出孔lll、112、113、114和115的直徑變大，與氣流相關(guān)的壓力差在每一氣泡排出孔處降低，從而空氣集中在距離空氣供給端口101最近的氣泡排出孔(例如111和112)上。在極端的情況下，可能不會從距離空氣供給端口101很遠的氣泡排出孔(例如115)排出氣泡。結(jié)果，在排出氣泡的量相對較小的氣泡排出孔(例如113和114)上方、尤其是在不排出氣泡的氣泡排出孔115上方可能形成死區(qū)。排出相對少量氣泡的氣泡排出孔(例如113和114)以及不排出氣泡的氣泡排出孔115稱為"死區(qū)氣泡排出孔"。水處理廠運行中的一個要素是降低死區(qū)氣泡排出孔的數(shù)量。為了降低死區(qū)氣泡排出孔的數(shù)量，已經(jīng)建議一種提高引入到空氣供給端口101的空氣量的方法。如果增加供給到空氣供給端口101的空氣量(盡管從最靠近空氣供給端口的氣泡排出孔排出的氣泡量將增加更多)，則遠離空氣供給端口101的氣泡排出孔可以避免成為"死區(qū)氣泡排出孔"。然而，如果增加引入到空氣供給端口的空氣量，則鼓風機要受到大的負荷，膜會由于過量排出氣泡而被損壞，且水處理廠的運行成本會提高。相比之下，如果可以在減少死區(qū)氣泡排出孔的數(shù)量的同時減少供給的空氣量，則可節(jié)省運行成本。還提出了減少死區(qū)氣泡排出孔的另一方法。根據(jù)該方法，在保持曝氣用擴散器呈水平狀態(tài)的同時對氣泡排出孔的大小進行調(diào)節(jié)。然而，在該情況下，可能不會充分地防止非均勻曝氣現(xiàn)象。此外，通常還需要將位于空氣供給端口附近的氣泡排出孔的直徑設(shè)定成小于物理清潔所需的直徑。為了降低死區(qū)氣泡排出孔地數(shù)量，提出了另一方法，即增高形成在曝氣用擴散器內(nèi)的氣泡排出孔的位置，從而使得氣泡排出孔具有與距空氣供給端口的距離成比例的較高位置，同時使曝氣用擴散器保持處于水平狀態(tài)。然而，在這樣的情況下，在曝氣用擴散器的遠端的下部處僅僅填充有水的區(qū)域的厚度會增加。殘留在上述區(qū)域內(nèi)的水可能停滯，這是因為其沒有受到氣流的剪切力。因此，隨著時間的推移，污泥會沉積下來，從而導(dǎo)致氣泡排出孔被堵塞。與曝氣用擴散器相關(guān)的另一嚴重問題在于，大多數(shù)曝氣用擴散器是在將曝氣用擴散器保持為水平狀態(tài)的條件下設(shè)計的。即，在曝氣用擴散器保持為水平狀態(tài)的先決條件下，將供給至曝氣用擴散器內(nèi)的空氣量、氣泡排出孔的大小以及氣泡排出孔的位置設(shè)計成使得可降低非均勻曝氣現(xiàn)象。然而，在該情況下，在曝氣用擴散器被實際安裝在水處理廠時，如果曝氣用擴散器沒有被精確地保持在水平狀態(tài)下，則曝氣用擴散器就不能實現(xiàn)其預(yù)期的設(shè)計目的，從而會產(chǎn)生嚴重的非均勻曝氣現(xiàn)象。圖3為示出了沒有保持在水平狀態(tài)下的曝氣用擴散器的視圖。因為曝氣用擴散器100沒有被保持在水平狀態(tài)下，從而曝氣用擴散器的遠離空氣供給端口101的遠端下沉。因此，位于虛線上方的空氣層可能不會延伸到氣泡排出孔113、114和115，從而氣泡排出孔113、114和115浸入水層中。結(jié)果，氣泡排出孔113、114和115不能排出氣泡，因此，氣泡排出孔113、114和115變?yōu)樗绤^(qū)氣泡排出孔。實際上，在與膜模塊安裝框架一體形成的曝氣用擴散器系統(tǒng)中，難以將框架水平地安裝在過濾池內(nèi)。此外，即使與框架分開地設(shè)置曝氣用擴散器，因為難以將曝氣用擴散器水平地維持在過濾池的底部上，從而在曝氣用擴散器內(nèi)往往產(chǎn)生非均勻曝氣?？赏ㄟ^提高供應(yīng)到曝氣用擴散器內(nèi)的空氣量而緩解這種非均勻曝氣現(xiàn)象，但是這又會帶來上述問題。世界上已經(jīng)進行了抑制曝氣用擴散器的非均勻曝氣現(xiàn)象的多種嘗試。然而，這些嘗試導(dǎo)致曝氣用擴散器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這樣一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的曝氣用擴散器會增加曝氣用擴散器的制造成本和水處理廠的安裝成本。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明提供具有簡單結(jié)構(gòu)的擴散器安裝結(jié)構(gòu)，其中氣泡能從多個氣泡排出孔均勻排出，從而防止形成死區(qū)氣泡排出孔，而且即使曝氣用擴散器沒有保持在水平狀態(tài)下，也不會產(chǎn)生非均勻曝氣現(xiàn)象，即，該安裝結(jié)構(gòu)可以容許曝氣用擴散器偏離水平位置(換言之，該安裝結(jié)構(gòu)容許設(shè)計偏差)。此外，本發(fā)明提供一種能將空氣均勻分布到與歧管空氣排放端口流體連通的擴散器內(nèi)的曝氣用擴散器模塊。技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種曝氣用擴散器的安裝結(jié)構(gòu)，其包括至少一個空氣供給端口和具有多個氣泡排出孔的氣泡排出壁，其中，所述氣泡排出壁在距所述空氣供給端口的距離增大的方向上向上傾斜。該曝氣用擴散器(以下簡稱為擴散器)的安裝結(jié)構(gòu)的最重要特征在于，所述氣泡排出壁在距所述空氣供給端口的距離增大的方向上向上傾斜。這里，術(shù)語"氣泡排出壁"指的是形成擴散器的壁結(jié)構(gòu)的含有氣泡排出孔的最小部分。由于本發(fā)明的以上特征，在采用本發(fā)明的擴散器安裝結(jié)構(gòu)來用于曝氣時，在擴散器內(nèi)形成的空氣層可容易地擴展到擴散器的遠離空氣供給端口的端部(以下，簡稱為擴散器的遠端)。因此，即使只有相對較少量的空氣被供應(yīng)到擴散器內(nèi)，擴散器遠端附近的氣泡排出孔也能排出足以防止形成死區(qū)的氣泡。此外，能從所有的多個氣泡排出孔均勻地排出氣泡。而且，在本發(fā)明的擴散器能應(yīng)用到水處理廠的情況下，即使氣泡排出壁相對于水平面的實際傾斜角稍稍偏離設(shè)計傾斜角，(如果偏離角小于設(shè)計傾斜角)，則氣泡排出壁仍然維持成在距空氣供給端口的距離增大的方向上向上傾斜。因此，在本發(fā)明中可以防止或抑制在沒有保持在水平狀態(tài)下的傳統(tǒng)擴散器中產(chǎn)生嚴重的非均勻曝氣。因此，在本發(fā)明中還能防止形成死區(qū)氣泡排出孔。即，根據(jù)本發(fā)明的擴散器具有優(yōu)異的設(shè)計偏差容許性。圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的擴散器安裝結(jié)構(gòu)的立體圖。圖4(a)為示出了與空氣供給管流體連通的擴散器的立體圖。呈管形的兩個擴散器100和100'通過流體連接件250連接到空氣供給管200。即，這兩個擴散器100和100'構(gòu)成擴散器對，其中這兩個擴散器100和IOO，關(guān)于流體連接件250對稱布置。在擴散器100和100'的上部形成有多個氣泡排出孔。圖4(b)為示出了與空氣供給管流體連通的擴散器的前視圖。擴散器100和100'關(guān)于流體連接件250對稱布置，并沿擴散器遠端的方向向上傾斜。因此，在擴散器的上表面上，包括其中形成有氣泡排出孔的區(qū)域的氣泡排出壁也在距流體連接件250的距離增大的方向上向上傾斜。圖4(c)為示出了安裝在圖4(b)的流體連接件250的右側(cè)的擴散器的剖面圖。在擴散器100的上表面上形成有多個氣泡排出孔111、112、113、114和115。在曝氣過程中，通過空氣供給端口101將空氣供給至擴散器IOO,從而從氣泡排出孔lll、112、113、114和115排出氣泡。擴散器100內(nèi)的氣流由箭頭表示。在擴散器100中，位于虛線上方的區(qū)域為空氣層，而位于虛線下方的區(qū)域為水層。擴散器100的形成有氣泡排出孔lll、112、113、114和115的上部(即氣泡排出壁)在距空氣供給端口101的距離增大的方向上向上傾斜。在以上結(jié)構(gòu)中形成空氣層時，除了供給到擴散器內(nèi)的空氣量之外，施加給空氣層的浮力也成為重要的因素。即，由于水層施加給空氣層的浮力，擴散器100中的空氣層(虛線以上的區(qū)域)會自發(fā)而容易地擴展到擴散器100的遠端。這樣的空氣層會在氣泡排出壁的整個區(qū)域內(nèi)具有均勻的厚度。因此，氣泡能被均勻地從氣泡排出孔lll、112、113、114和115排出。因為空氣層容易擴展到擴散器100的遠端，從而即使通過空氣供給端口101供給較少量的空氣，也會完全防止或極大地抑制不排出氣泡或排出的氣泡不足以進行物理清潔的死區(qū)氣泡排出孔的形成。圖5為示出了圖4的擴散器的局部剖面圖，該擴散器安裝成偏離其原始設(shè)計。在圖5中，具有空氣供給管200、流體連接件250以及兩個對稱布置的管式擴散器100和100'的擴散器模塊安裝成使得設(shè)計垂直線向右側(cè)方向偏離實際垂直線一角度。。因此，右側(cè)擴散器100的氣泡排出壁相對于實際水平線的向上傾斜角e,小于左側(cè)擴散器ioo'的氣泡排出壁相對于實際水平線的向上傾斜角e2(在圖5中，如果設(shè)計垂直線與實際垂直線重合，則e,等于&)。然而，在本示例中，如果偏離角o小于右側(cè)擴散器ioo的氣泡排出壁相對于水平線的設(shè)計向上傾斜角e"則右側(cè)擴散器ioo的氣泡排出壁(以及左側(cè)擴散器ioo'的氣泡排出壁)仍可維持為向上傾斜。因此，如虛線所示，右側(cè)擴散器ioo中形成的空氣層能容易地擴展到擴散器ioo的遠端?！熠?，只要偏離角o小于擴散器的氣泡排出壁相對于水平線的設(shè)計向上傾斜角，則根據(jù)本發(fā)明的擴散器就可容許設(shè)計偏差。因此，在本發(fā)明中能完全防止或極大地抑制傳統(tǒng)擴散器中由于設(shè)計偏差(即，偏離水平狀態(tài))而引起的嚴重的非均勻曝氣。因此，能防止形成死區(qū)氣泡排出孔。在根據(jù)本發(fā)明的擴散器安裝結(jié)構(gòu)中，氣泡排出壁可在距空氣供給端口的距離增大的方向上向上傾斜一固定傾斜角。在此情況下，氣泡排出壁從空氣供給端口開始平直延伸。氣泡排出壁的向上傾斜角不限于一特定值。然而，如果氣泡排出壁的向上傾斜角太小，則氣泡排出壁的向上傾斜效果會很低。相比之下，如果氣泡排出壁的向上傾斜角太大，則氣泡會過度地集中在擴散器的陡峭上行的遠端。就此而言，優(yōu)選的是，氣泡排出壁的向上傾斜角可以為約3°至約10°。更優(yōu)選的是，氣泡排出壁的向上傾斜角可以為約7Q。最優(yōu)選的是，可以以這樣的方式設(shè)置氣泡排出壁的向上傾斜角，即使得從最靠近空氣供給端口的氣泡排出孔排出的氣泡量等于從距離空氣供給端口最遠的氣泡排出孔排出的氣泡量。在根據(jù)本發(fā)明的擴散器安裝結(jié)構(gòu)中，氣泡排出壁以與距空氣供給端口的距離成比例逐漸增大的傾斜角而向上傾斜。在此情況下，氣泡排出壁可具有彎曲結(jié)構(gòu)，例如，呈圓弧形、橢圓形或拋物線形。如圖4和圖5所示，本發(fā)明的擴散器呈圓管結(jié)構(gòu)。然而，本發(fā)明的擴散器可具有多種幾何構(gòu)造。例如，擴散器可呈具有矩形截面形狀的六面體結(jié)構(gòu)。盡管在圖4和圖5中是通過流體連接件250實現(xiàn)所述對擴散器和空氣供給管之間的流體連通，但是這僅為了例示目的。例如，所述對擴散器可通過焊接、粘合、螺釘聯(lián)接、套筒聯(lián)接或凸緣聯(lián)接而直接附連到空氣供給管的兩側(cè)。此外，即使在所述對擴散器通過流體連接件而連接到空氣供給管上時，流體連接件的形狀也可以不同于圖4和圖5中所示的流體連接件250的形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種擴散器模塊，該擴散器模塊包括管式歧管，該歧管具有至少一個空氣吸入端口和多個沿著氣流方向間隔開形成的空氣排放端口；以及與所述歧管的空氣排放端口流體連通的多個擴散器，其中，所述歧管在氣流方向上相對于水平面向上傾斜。根據(jù)本發(fā)明的擴散器模塊，起到將空氣分布到擴散器上的作用的歧管在氣流方向上相對于水平面向上傾斜。結(jié)果，空氣能被均勻地分布到與歧管的空氣排放端口流體連通的擴散器中。因此，本發(fā)明的擴散器模塊能防止產(chǎn)生死區(qū)擴散器。這里，術(shù)語"死區(qū)擴散器"是指這樣的擴散器，從其排出的氣泡顯著少于從與歧管流體連通的任何其他擴散器排出的氣泡。圖6為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的擴散器模塊的分解立體圖。在圓管式歧管200中形成有空氣吸入端口210和八個空氣排放端口220-1、220-2、220-3、220-4、220-5、220-6、220-7和220-8。這八個空氣排放端口形成在歧管200的底部的下游，并且在虛線箭頭所示的氣流方向上以預(yù)定的間隔順序布置。擴散器與歧管200的空氣排放端口連接，從而流體連通。例如，擴散器100-3與歧管200的空氣排放端口220-3連接。盡管其余的擴散器也與其他的空氣排放端口220-1、220-2、220-4、220-5、220-6、220-7和220-8相連，但是為了簡化起見在圖6中沒有示出。歧管200的空氣排放端口220-3與擴散器100-3之間的流體連通是通過形成在空氣排放端口220-3上的套管和形成在空氣供給端口101-3上的套管之間的套管聯(lián)接而實現(xiàn)的。盡管圖6示出了采用套管聯(lián)接來實現(xiàn)歧10管的空氣排出端口和擴散器的空氣供給端口之間的流體連通，但是能通過其他各種方式來實現(xiàn)這樣的流體連通。主要的是要使歧管200在由虛線箭頭所示的氣流方向上相對于水平面向上傾斜。因此，歧管200的縱向中心軸線在氣流方向上與水平面形成向上的角度6m。即，歧管200的遠離空氣吸入端口210的遠端相對于空氣吸入端口210向上傾斜。由于歧管200的向上傾斜，能均勻地分布從空氣排放端口220-K220-2、220-3、220-4、220-5、220-6、220-7和220-8供給到對應(yīng)擴散器的空氣供給量。根據(jù)本發(fā)明的擴散器模塊，歧管在氣流方向上相對于水平面向上傾斜一固定的傾斜角。在此情況下，該歧管的向上傾斜角不限于一特定值。然而，如果歧管的向上傾斜角太小，則歧管的向上傾斜效果(即，將空氣均勻分布到每個擴散器)會很低。相比之下，如果歧管的向上傾斜角太大，則空氣會過度地集中在歧管的遠端。就此而言，優(yōu)選的是，歧管的向上傾斜角可以為約0.5°至約1°。根據(jù)本發(fā)明的擴散器模塊的另一實施方式，該擴散器包括至少一個空氣供給端口和具有多個氣泡排出孔的氣泡排出壁，其中所述氣泡排出壁在距所述空氣供給端口的距離增大的方向上向上傾斜。根據(jù)該實施方式，能將空氣均勻地供給到與歧管的空氣排放端口流體連通的多個擴散器，而且能均勻地從擴散器的氣泡排出孔排出氣泡。即，能防止形成死區(qū)擴散器和死區(qū)氣泡排出孔。例如，可利用圖4和圖5所示的擴散器對而不是圖6所示的擴散器100-3來實現(xiàn)該實施方式。因為以上已經(jīng)描述了在本發(fā)明的擴散器模塊中使用的擴散器的詳細情況，以下將不進一步描述。有益效果在根據(jù)本發(fā)明的擴散器安裝結(jié)構(gòu)中，曝氣用擴散器向上傾斜，從而在該曝氣用擴散器中形成的空氣層能擴展到該曝氣用擴散器的遠離空氣供給端口的遠端。因此，即使只有相對較少量的空氣被供應(yīng)到所述曝氣用擴散器，該曝氣用擴散器遠端附近的氣泡排出孔也能排出足以防止形成死區(qū)的氣泡。此外，能從多個氣泡排出孔均勻地排出氣泡。而且，根據(jù)本發(fā)明的擴散器安裝結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的設(shè)計偏差容許性。在根據(jù)本發(fā)明的曝氣用擴散器中，將空氣分布到多個擴散器中的歧管在氣流方向上向上傾斜。因此，空氣能被均勻地分布到與歧管的空氣排放端口流體連通的擴散器中。圖1為示出了傳統(tǒng)擴散器安裝結(jié)構(gòu)的立體圖，其中膜模塊固定框架與曝氣用擴散器一體形成；圖2為示出了圖1所示的曝氣用擴散器的一部分的放大剖面圖；圖3為示出了圖2所示的曝氣用擴散器在非水平狀態(tài)下的剖面圖；圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的擴散器安裝結(jié)構(gòu)的立體圖；圖5為示出了偏離原始設(shè)計的圖4所示的曝氣用擴散器的局部剖面圖；圖6為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的曝氣用擴散器模塊的分解立體圖；以及圖7為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的曝氣用擴散器模塊的立體圖。具體實施方式<實施例>擴散器模塊的制造為了驗證根據(jù)本發(fā)明的擴散器安裝結(jié)構(gòu)對防止非均勻曝氣的效果，如圖7所示制造尺寸適合于水處理廠的擴散器模塊。圖7為示出了在該制造實施例中制造的曝氣用擴散器模塊的立體圖。八對圓管型擴散器100-1、100-2、100-3、100-4、100-5、100-6、100-7和100-8(它們類似于圖4中所示的該對擴散器)與圓管型歧管200流體連通。歧管和擴散器之間的流體連通是通過焊接在它們之間的短管實現(xiàn)的。歧管200的內(nèi)徑為50mm，歧管200的長度為1450mm，且歧管200的與空氣吸入端口相對的遠端是封閉的。每個擴散器對的左擴散器和右擴散器的內(nèi)徑為25mm，長度為440mm。每個擴散器對的兩端都是封閉的。每個擴散器在其上部形成有直徑為5mm的八個氣泡排出孔。在每個擴散器中，離空氣供給端口最近的空氣排出孔用"a"表示，而離空氣供給端口最遠的空氣排出孔用"b"表示。在所述八對擴散器100-1、100-2、100-3、100-4、100-5、100-6、100-7和100-8中，氣泡排出壁的向上傾斜角等于擴散器的縱向中心軸線與水平面之間的傾斜角0d。此外，歧管200的向上傾斜角等于歧管200的縱向中心軸線與水平面之間的傾斜角em。在該制造實施例中，制造了六個擴散器模塊，其包括向上傾斜角ed分別為-3°、0°、3°、7°、10°和15。的氣泡排出壁。負的角度表示向下傾斜。在每個擴散器模塊中，空氣供給管300與歧管200的空氣吸入端口通過用于流體連通的彎管210相連接。擴散器模塊的安裝以上擴散器模塊交替地安裝在測試池(長2500mm，寬1500mm，高3800mm)的底部。歧管200的向上傾斜角9m是通過調(diào)節(jié)用來固定歧管200的端部的固定夾具的高度來確定的。曝氣試驗測試池內(nèi)的水深維持在3m。使安裝在測試池外的空氣泵與空氣供給管300流體連接，從而將空氣供應(yīng)到空氣供給管300。供應(yīng)到空氣供給管300內(nèi)的空氣量為75mVhr(設(shè)計流量)。通過利用空氣收集裝置和流量計測量從每個擴散器的氣泡排出孔"a"和"b"排出的氣泡體積，而獲得從擴散器排出的氣泡量。擴散器向上傾斜的效果為了驗證擴散器向上傾斜對防止非均勻曝氣的效果，在實驗實施例l至4中分別測量了從氣泡排出壁的傾斜角ed為3。、7°、10。和15。的擴散器排出的氣泡量。此外，在對比實施例1和2中分別測量了從氣泡排出壁的傾斜角ed為-3。和0。的擴散器排出的氣泡量。在實驗實施例1至4以及對比實施例1和2中，擴散器模塊安裝成使得歧管200的向上傾斜角0m為0。。在測試池內(nèi)水深相同和供應(yīng)到空氣供給管相同空氣量的條件下實施實驗實施例1至4以及對比實施例1和2。表1示出了從實驗實施例1至4以及對比實施例1和2獲得的測量結(jié)果。表10d(o)從擴散器排出的氣泡量(m3/hr)孔100-1跳2100-3100-4100-100-6100-跳8總和實驗a0.860.810.650.640.660.470.360.204.65實施例13b0.780.630.580.560.430.280.160.053.47實驗a0.720.710.650.610.500.420.310.354.27實施例27b0.740.690.580.650.560.430.390.254.29實驗El0.760.660.630.510.360.330.1103.36實施例310b0.900.870.850.670,630.520.310.154.90實驗0.660.420.250.150.030001.51實施例415b1.060,850.880.620.600.550.280.225.06對比a1.181.066.800.860.800.580.550.366.19實施例1—3b0.460.310.05000000.82對比0.930.880.820.710.740.580.420.285.36實施例20b0.820.610.580.450.370.15002.98在每個擴散器中，"a"為離空氣供給端口最近的氣泡排出孔，而"b為離空氣供給端口最遠的氣泡排出孔。從氣泡排出孔"a"和"b"排出的氣泡量之差變小，擴散器就表現(xiàn)出優(yōu)異的防止非均勻曝氣現(xiàn)象的效果。因此，表1中值得注意的一個重要方面是從同一個擴散器的氣泡排出孔"a"和"b"排出的氣泡量之差隨氣泡排出壁傾斜角ed的變化趨勢。為了清楚地理解這一趨勢，定義如等式1所表示的非均勻曝氣指數(shù)(NAI)，并基于表1所示的氣泡測量數(shù)據(jù)而計算每個擴散器的非均勻曝氣指數(shù)。該結(jié)果在表2中示出。數(shù)學式l層(％)=爿10014在等式1中，|"-6|為從氣泡排出孔"a"和"b"排出的氣泡量之差的絕對值，而max(a，b)表示從氣泡排出孔"a"和"b"產(chǎn)生的氣泡量中的較大一個。表29dNAI(%)(。)100-1100-2100-3100-4100-5100-6100-7跳8實驗實施例139.3022.2210.7712.5034.8540.4355.5675.00實驗實施例272.702.8210.776.1510.712.3320.5128.57實驗實施例31015.5624.1425.8823.8842.8636.5464.52100實驗實施例41537.7450.5971.5975.8195.00100100100對比實施例1_361.0270.7593.75100100100訓(xùn)100對比實施例2011.8330.6829.2736.6250.0074.14100100如表2所示，在其中氣泡排出壁的向上傾斜角分別為3°和7°的實驗實施例1和2的情況下，與其中氣泡排出壁的向上傾斜角分別為-3°和0°的對比實施例1和2相比，所有擴散器的非均勻曝氣指數(shù)(NAI)顯著下降。在其中氣泡排出壁的向上傾斜角為10。的實驗實施例3的情況下，與其中氣泡排出壁的向上傾斜角為0。的對比實施例2相比，除了擴散器100-8之外的大多數(shù)擴散器的非均勻曝氣指數(shù)(NAI)顯著下降。從以上結(jié)果可以理解到，在氣泡排出壁具有向上傾斜角的情況下，可極大地改善擴散器的非均勻曝氣現(xiàn)象。在其中氣泡排出壁的向上傾斜角為-3°的對比實施例1的情況下，非均勻曝氣指數(shù)為100的擴散器的數(shù)量，即具有不排出氣泡的氣泡排出孔的擴散器的數(shù)量顯著增加。因此，可以看到，在氣泡排出壁具有向下傾斜角的情況下，即使向下傾斜角非常小，也會對擴散器的空氣分布具有不利影響。為了清楚地理解向上傾斜角的變化對非均勻曝氣的抑制效果，從表2中提取擴散器100-2的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在表3中示出。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>如表3所示，在擴散器的氣泡排出壁的向上傾斜角從-3。增加到7°的過程中，擴散器100-2的非均勻曝氣指數(shù)顯著下降。此外，其中氣泡排出壁的向上傾斜角為7。的實驗實施例2呈現(xiàn)出最低的非均勻曝氣指數(shù)。表3中值得注意的一個重要方面是擴散器100-2的非均勻曝氣指數(shù)又隨著擴散器的氣泡排出壁的向上傾斜角從7°增加到15。而升高。在氣泡排出壁的向上傾斜角為10°時，非均勻曝氣指數(shù)(NAI)與其中沒有應(yīng)用向上傾斜角的對比實施例1和2相比仍然有顯著的降低。然而，在氣泡排出壁的向上傾斜角為15°時，非均勻曝氣指數(shù)低于采用了向下傾斜角的對比實施例1的非均勻曝氣指數(shù)，但是高于沒有采用向上傾斜角的對比實施例2的非均勻曝氣指數(shù)。從以上事實可以理解，如果擴散器的氣泡排出壁的向上傾斜角過大，則對非均勻曝氣的抑制效果會下降。這是因為，在擴散器的氣泡排出壁的向上傾斜角過大時，氣泡過度地集中在位于擴散器遠端處的氣泡排出孔上。如從表1可理解的那樣，在實驗實施例3(向上傾斜角為10°)和實驗實施例4(向上傾斜角為15°)中，在所有的擴散器中，從氣泡排出孔"b"排出的氣泡量大于從氣泡排出孔"a"排出的氣泡量，而在向上傾斜角為15°時，從氣泡排出孔"a"和"b"排出的氣泡量之差過分增大?；跀U散器的非均勻曝氣指數(shù)(NAI)隨著擴散器的向上傾斜角的變化趨勢，可以優(yōu)化地設(shè)定向上傾斜角，以使得從距離空氣供給端口最近的氣泡排出孔"a"排出的氣泡量與從距離空氣供給端口最遠的氣泡排出孔"b"排出的氣泡量大致相同。歧管的向上傾斜效果為了驗證歧管向上傾斜對非均勻曝氣的抑制效果，在實驗實施例5和6中將擴散器模塊安裝成使得歧管的向上傾斜角9m分別為0.5°和1°，并對氣泡量進行測量。此外，在擴散器模塊安裝成使得歧管的向上傾斜角0m為0。的對比實施例3中對氣泡量進行測量。在實驗實施例5和6以及對比實施例3中，所有擴散器的氣泡排出壁具有7。的向上傾斜角。此外，實驗實施例5至6以及對比實施例3是在測試池中的相同水深下和向空氣供給管供應(yīng)相同量空氣的情況下進行的。表4中示出了從實驗實施例5和6以及對比實施例3獲得的測量結(jié)果。對比實施例3的數(shù)據(jù)與實驗實施例2的數(shù)據(jù)相同。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>可基于與歧管流體連通的擴散器的空氣分布均勻性來確定歧管的向上傾斜對非均勻曝氣的抑制效果。在表4中，排號較高的擴散器的流體連接位置距離空氣吸入端口較遠。即，擴散器100-1與最靠近歧管的空氣吸入端口的空氣排放端口流體連通，而擴散器100-8與最遠離歧管的空氣吸入端口的空氣排放端口流體連通。在評估歧管的向上傾斜對非均勻曝氣的抑制效果時，將供應(yīng)到擴散器100-1的空氣總量與供應(yīng)到擴散器100-8的空氣總量進行比較不太適當。相反，就有效性而言，優(yōu)選的是比較從擴散器100-1的氣泡排出孔"a"排出的氣泡量與從擴散器100-8的氣泡排出孔"a"排出的氣泡量，然后比較從擴散器100-1的氣泡排出孔"b"排出的氣泡量與從擴散器100-8的氣泡排出孔"b"排出的氣泡量。這是因為本發(fā)明的技術(shù)目的是提高從所有擴散器的所有氣泡排出孔排出的氣泡的均勻性。就此而言，如等式2所示定義歧管非均勻曝氣指數(shù)(MNAI)。并且基于表4的數(shù)據(jù)，在表5中示出歧管非均勻曝氣指數(shù)(MNAI)隨歧管向上傾斜角em的變化。數(shù)學式2<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>在等式2中，a[100-l]為從擴散器100-1的氣泡排出孔"a"排出的氣泡量，a[100-8]為從擴散器100-8的氣泡排出孑L"a"排出的氣泡量，b[100-l]為從擴散器100-1的氣泡排出孔"b"排出的氣泡量，b[100-8]為從擴散器100-8的氣泡排出孔"b"排出的氣泡量。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>如表5所示，在歧管的向上傾斜角從0。增加到0.5。時，歧管非均勻曝氣指數(shù)a和b(MNAI-a，MNAI-b)顯著下降。此外，在歧管的向上傾斜角為1。時，與歧管的向上傾斜角為0。的情況相比，歧管非均勻曝氣指數(shù)b(MNAI-b)顯著下降(從66.22°/。到50.68%)。因此，可以理解，在歧管具有向上傾斜角時可以提高流體連接到歧管上的擴散器的空氣分布均勻度。此外，從實驗實施例5和6的數(shù)據(jù)可以理解，在歧管的向上傾斜角從0.5。增加到1°時，歧管非均勻曝氣指數(shù)a和b(MNAI-a，MNAI-b)再次提高。即，如表4中的實驗實施例6的數(shù)據(jù)所示，如果歧管具有過大的向上傾斜角，則空氣集中在遠離歧管的空氣吸入端口的擴散器上，從而會有損于擴散器的空氣分布均勻性。在采用了如圖6所示的擴散器模塊的本發(fā)明實施例中，擴散器的氣泡排出壁的優(yōu)選向上傾斜角為約7°，歧管的優(yōu)選向上傾斜角為約0.5°。然而，這些數(shù)值可能會隨著應(yīng)用本發(fā)明的水處理系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)而變化。工業(yè)實用性本發(fā)明的曝氣用擴散器可用于例如在水處理廠的曝氣池中、在利用過濾的水處理廠的過濾池內(nèi)和在利用膜生物反應(yīng)器(MBR)的水處理廠的生物反應(yīng)器內(nèi)生成氣泡。權(quán)利要求1.一種曝氣用擴散器的安裝結(jié)構(gòu)，該安裝結(jié)構(gòu)包括至少一個空氣供給端口和具有多個氣泡排出孔的氣泡排出壁，其中，所述氣泡排出壁在距所述空氣供給端口的距離增大的方向上向上傾斜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝結(jié)構(gòu)，其中，所述氣泡排出壁在距所述空氣供給端口的距離增大的方向上以固定的傾斜角向上傾斜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安裝結(jié)構(gòu)，其中，所述氣泡排出壁的所述向上傾斜角在約3°到約10。的范圍內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安裝結(jié)構(gòu)，其中，所述氣泡排出壁的所述向上傾斜角設(shè)定成使得從距離所述空氣供給端口最近的氣泡排出孔排出的氣泡量與從距離所述空氣供給端口最遠的氣泡排出孔排出的氣泡量大致相同。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝結(jié)構(gòu)，其中，所述氣泡排出壁在距所述空氣供給端口的距離增大的方向上以逐漸增大的傾斜角向上傾斜。6.—種擴散器模塊，該擴散器模塊包括管式歧管，該歧管具有至少一個空氣吸入端口和多個沿著氣流方向間隔開形成的空氣排放端口；以及與所述歧管的空氣排放端口流體連通的多個擴散器，其中，所述歧管在氣流方向上相對于水平面向上傾斜。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擴散器模塊，其中，所述歧管的向上傾斜角在約0.5。到約1°的范圍內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擴散器模塊，其中，所述擴散器具有至少一個空氣供給端口和具有多個氣泡排出孔的氣泡排出壁，其中所述氣泡排出壁在距所述空氣供給端口的距離增大的方向上向上傾斜。全文摘要本發(fā)明公開了一種擴散器安裝結(jié)構(gòu)，其能提高從氣泡排出孔排出的氣泡的均勻性，抑制死區(qū)氣泡排出孔的形成，并能容許設(shè)計偏差。該用于擴散器的安裝結(jié)構(gòu)包括至少一個空氣供給端口和具有多個氣泡排出孔的氣泡排出壁，所述氣泡排出壁在距所述空氣供給端口的距離增大的方向上向上傾斜。文檔編號C02F3/20GK101405227SQ200780009487公開日2009年4月8日申請日期2007年12月28日優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日發(fā)明者張文碩,樸珉守,李志雄,金鎮(zhèn)浩申請人:株式會社客滿世