專利名稱：一種揚(yáng)水造流曝氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水力混合、水體增氧的水質(zhì)改善裝置，主要適用于深水及淺水的湖泊、水庫及河流的藍(lán)藻控制、水體除臭及底泥污染物釋放阻斷等。
背景技術(shù)：
近年來，由于環(huán)境惡化及水體營養(yǎng)過剩等原因，導(dǎo)致我國許多湖泊、水庫等重要水源地藍(lán)藻水華頻發(fā)，這不但直接損害著水生生態(tài)系統(tǒng)的健康，而且還威脅到了周邊地區(qū)的飲用水源，甚至引發(fā)了城市供水危機(jī)。在水深較大的湖泊和水庫中，由于水體分層現(xiàn)象導(dǎo)致下層水體基本處于缺氧狀態(tài)，底泥中的氮、磷、鐵、錳等物質(zhì)向水體釋放，加劇了水生生態(tài)環(huán)境的惡化。即使在外源得到有效控制的情況下，由于內(nèi)源污染短期內(nèi)不能消除，由物理或生物因子等作用促使的沉積物釋放，仍可能導(dǎo)致水體在相當(dāng)長的時間內(nèi)維持黑臭、富營養(yǎng)化或水質(zhì)惡化等不良狀態(tài)。針對這些情況，人們作出了多種努力，例如通過破壞導(dǎo)致藻類異常繁殖的生長條件控制水華是一種引起日益重視的原位控藻技術(shù)。近年來國外發(fā)展揚(yáng)水筒技術(shù)即是通過壓縮空氣進(jìn)行水力混合，改變藻類的增殖環(huán)境，可取得顯著的控藻效果。但該裝置仍存在增氧性能差、對底泥污染物釋放的阻斷能力弱等諸多缺陷，難以從內(nèi)源上消除水體黑臭以及富營養(yǎng)化的條件，也很難適應(yīng)中國湖泊水庫底泥層厚、異物多的整體特點(diǎn)。因此，對于研發(fā)控制藻類生長、水體充氧以及阻斷污染物釋放等的新技術(shù)、新裝置仍存在急切的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容在經(jīng)過潛心研究并付出了大量創(chuàng)造性勞動后，本發(fā)明人完成了本實(shí)用新型的裝置，即本實(shí)用新型提供一種既可揚(yáng)水造流又可曝氣增氧的裝置。該裝置是將湖泊或水庫的底層的水通過揚(yáng)水造 流的方式交換到頂部，同時增氧水在水體頂部擴(kuò)散之后又被交換到底部，從而將積聚于表層的藻類驅(qū)趕至底層，由于光照極低以及溫度驟降等原因，藻類失去活性而逐漸消亡。在沉積物中，硫化鐵及硫化氫等含硫物是底泥黑臭的主要貢獻(xiàn)者，而磷素等營養(yǎng)鹽在底泥中主要以鐵磷的形式存在，這些物質(zhì)很容易被氧化。通過揚(yáng)水造流，形成了上下層間的水體循環(huán)流動，并在該循環(huán)流動的過程中，水流中的溶解氧將這些物質(zhì)氧化成一層致密的惰性氧化層，覆蓋在底泥上部，阻止了污染物的釋放，從而改善整個水生生態(tài)環(huán)境。該裝置的揚(yáng)水造流過程如圖1所示。該裝置主要包括曝氣室、曝氣管、氣體釋放器和上升管。任選地，該裝置還可包括電機(jī)和葉輪。任選地，該裝置還可包括加藥孔。具體而言，該裝置包括曝氣室、曝氣管、氣體釋放器和上升管，其中:所述曝氣室由兩段不同內(nèi)徑的外圓管和內(nèi)圓管圍成；所述曝氣管設(shè)置在曝氣室中，靠近曝氣室的外壁內(nèi)側(cè)，管上開有曝氣孔；所述氣體釋放器位于曝氣室的上部區(qū)域中，由三段不同內(nèi)徑的同心外擋板、水封板和內(nèi)擋板圍成；所述上升管位于曝氣室上方，且通過曝氣室的頂端法蘭與曝氣室相連；所述內(nèi)圓管的最底部焊接在下圓板上，通過調(diào)節(jié)螺栓連接該下圓板及整個裝置的底壁，下圓板與曝氣室下部的下?lián)醢寰o密接觸但可上下移動，調(diào)節(jié)所述調(diào)節(jié)螺栓可上下移動該下圓板。為了更詳細(xì)地解釋本實(shí)用新型的所述裝置，下面對上述各個要素和/或特征進(jìn)行更進(jìn)一步的闡述和描述。所述曝氣室由兩段不同內(nèi)徑的同心圓管即外圓管和內(nèi)圓管所圍成，兩者的半徑之t匕，即外圓管半徑/內(nèi)圓管半徑的比為1.2-5: 1，例如可為1.2: 1,1.3: 1,1.4: 1、
1.5: 1,1.6: 1,1.7: 1,1.8: 1,1.9: 1,2.0: 1,2.1: 1,2.2: 1,2.3: 1,2.4: 1、
2.5: 1,2.6: 1,2.7: 1,2.8: 1,2.9: 1,3.0: 1,3.1: 1,3.2: 1,3.3: 1,3.4: 1、
3.5: 1,3.6: 1,3.7: 1,3.8: 1,3.9: 1,4.0: 1,4.1: 1,4.2: 1,4.3: 1,4.4: 1、
4.5: 1,4.6: 1,4.7: 1,4.8: 1,4.9: I 和 5.0: I。所述曝氣管為圓形，其設(shè)置在靠近曝氣室的外壁(即外圓管)內(nèi)側(cè)，管上開有曝氣孔，曝氣孔可隨意間隔和排列，例如可均勻間隔，孔的直徑為0.2-1毫米，例如可為0.2毫米、0.3毫米、0.4毫米、0.5毫米、0.6毫米、0.7毫米、0.8毫米、0.9毫米和I毫米。所述曝氣管與空氣壓縮機(jī)(未顯示)相連，從而可實(shí)現(xiàn)對該裝置的供氣。所述氣體釋放器位于曝氣室的上部區(qū)域中，由三段不同內(nèi)徑的同心圓管圍成，具體而言，是由三段不 同內(nèi)徑的同心外擋板、水封板和內(nèi)擋板圍成。其中:外擋板的底部通過底板與內(nèi)圓管焊接相連，而內(nèi)圓管(即形成曝氣管的內(nèi)圓管)從其與上述底板的焊接點(diǎn)向上的部分構(gòu)成內(nèi)擋板，所述內(nèi)、外擋板的頂端與曝氣室頂端的法蘭之間留有空隙；中間的同心圓管，即水封板與所述曝氣室的頂端法蘭相連，但與內(nèi)、外擋板底端的底板相距一定距離。所述上升管位于曝氣室上方，且通過曝氣室的頂端法蘭與曝氣室相連，上升管根據(jù)需要可由許多段同管徑的圓管通過多個法蘭進(jìn)行連接。上升管的上部設(shè)有固定支架，支架上可固定有浮球，以使得該裝置可垂直懸浮與水中，浮球的數(shù)量和直徑大小可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合適的選擇。所述內(nèi)圓管的最底部焊接在下圓板上，該下圓板的直徑小于構(gòu)成曝氣室的外圓管直徑，并與曝氣室下部的下?lián)醢寰o密接觸但可上下移動，曝氣管放置于該下?lián)醢迮c曝氣室外壁(即外圓管)形成的環(huán)形空間中，通過調(diào)節(jié)螺栓而連接該下圓板及整個裝置的底壁。當(dāng)使用時，可根據(jù)水深不同導(dǎo)致的水壓大小，而調(diào)節(jié)所述調(diào)節(jié)螺栓以合適地上下移動該下圓板，從而可調(diào)節(jié)內(nèi)擋板和外擋板的頂端與曝氣室頂端法蘭之間的空隙高度大小，以及水封板與內(nèi)、外擋板底端的底板的距離大小。該裝置的底壁下端連有鋼索，鋼索與錨固墩相連。為了堅固起見，可在上升管與曝氣室的頂端法蘭上連有加強(qiáng)筋，以起到加固作用，延長該裝置的使用壽命并提高操作時的穩(wěn)定性。任選地，上升管的頂端中可設(shè)有由電機(jī)驅(qū)動的葉輪，當(dāng)不使用葉輪時，可將葉輪提升出上升管。任選地，曝氣室的內(nèi)壁(即內(nèi)圓管)上可設(shè)有加藥孔，其通過穿過內(nèi)壁所圍成的空間的加藥管(未顯示)與加藥泵相連。當(dāng)在水溫分層較大的深水域使用該裝置時，則啟用曝氣模式:氣體釋放器每隔一定時間釋放出一個大的氣泡，氣泡在浮力作用下推動水流沿上升管上升至上層水體，裝置底部的外圍水進(jìn)入裝置，然后循環(huán)復(fù)始，進(jìn)行下一次的氣泡釋放，從而形成了上下層水體的循環(huán)交換，將上層富氧水交換到底層，改善了水體底部的缺氧和厭氧環(huán)境，藻類也隨水流交換到底部。當(dāng)在藻類爆發(fā)的淺水域使用時，由于水溫分層不明顯，則可啟用葉輪驅(qū)動模式:空氣壓縮機(jī)停止啟動，而由電機(jī)驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動水體形成循環(huán)。同時為了殺藻，開啟加藥泵，將殺藻劑通過加藥孔進(jìn)入到水體中，在葉輪驅(qū)動下快速擴(kuò)散到整個水域，從而實(shí)現(xiàn)快速殺藻的目的。

圖1裝置為本實(shí)用新型所述裝置工作時揚(yáng)水造流過程示意圖。圖2為本實(shí)用新型所述裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。圖3為本實(shí)用新型所述裝置的曝氣室和氣體釋放器的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖。在附圖中，各個標(biāo)號分別指代如下具體部件/零件。1.葉輪 2.固定支架3.浮球4.法蘭 5.上升管 6.氣體釋放器7.曝氣室8.加藥孔 9.曝氣管10.鋼索 11 .錨固墩 12.外擋板13.水封板14.內(nèi)擋板 15.調(diào)節(jié)螺栓16.電機(jī) 17.加強(qiáng)筋18.下圓板19.下?lián)醢?0.底壁 21.內(nèi)圓管22.外圓管
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)用新型的揚(yáng)水曝氣裝置的上端接近水平面，并在固定支架2上固定有數(shù)量不等的浮球3，下端通過鋼索10固定在錨固墩11上，從而使該裝置豎直懸浮在待處理水體中。其自上而下主要包括由多個法蘭連接多段同管徑的圓管而形成的上升管5、氣體釋放器6、曝氣室7和曝氣管9，任選地還可包括位于上升管頂端中的電機(jī)16和由其驅(qū)動的葉輪1，以及任選地還可包括設(shè)置在曝氣室內(nèi)壁上的加藥孔8，該加藥孔通過加藥管與加藥泵相連。當(dāng)操作時，根據(jù)水深情況確定好揚(yáng)水曝氣上升管5的長度，通過錨固墩11和浮球10使裝置垂直懸浮于水中，裝置上部和下部分別距離水面和水底一定的適當(dāng)距離，啟動空氣壓縮機(jī)，氣體經(jīng)過氣管進(jìn)入曝氣管9并通過其上的多個微孔進(jìn)行釋放，水中溶解氧不斷增加，釋放的氣體在曝氣室7的頂部不斷積聚，由于曝氣室7和氣體釋放器6相互連通，隨著氣體的不斷增多，曝氣室7與氣體釋放器7外側(cè)狹縫(即外擋板12與水封板13形成的狹縫)中的水面將被迫同步下降，等到水面下降至水封板13底部時，氣體越過水封板13從外側(cè)狹縫進(jìn)入內(nèi)側(cè)狹縫(即水封板13與內(nèi)擋板14形成的狹縫)，連成一體的空氣從內(nèi)側(cè)狹縫頂端空氣一次性釋放，釋放的氣體瞬間聚成一團(tuán)形成大氣包，占據(jù)了上升管5的整個橫斷面。氣包在浮力作用下推動水流沿上升管迅速上升，速度逐漸加快，越過管頂時速度減緩，在慣性作用下沖至水面，水流從上部向四周擴(kuò)散，而裝置底部周圍的水不斷進(jìn)入補(bǔ)充，準(zhǔn)備下一次的氣包形成和沖出。如此，氣體釋放器6每隔一定時間釋放一個大的氣包，開始了與前述相同的往復(fù)循環(huán)，這樣就形成了上下水體的水力循環(huán)。當(dāng)待處理水體的深度不同時，可通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺栓18而上下移動下圓板18，從而調(diào)節(jié)內(nèi)擋板14和外擋板12的頂端與曝氣室頂端法蘭之間的空隙高度大小，以及水封板13與內(nèi)、外擋板底端的底板的距離大小。經(jīng)過如此調(diào)節(jié)，可確保當(dāng)形成氣包時，所有的氣體可一次性釋放到上升管5中，從而高效率地完成水體循環(huán)。由于該裝置所產(chǎn)生的水體循環(huán)，使得藻類隨水流進(jìn)入底部因缺少光照而衰亡，從而改變了藻類的生長環(huán)境，藻類種群也會發(fā)生變化。隨著不斷曝氣，富氧水被不斷交換到底部，底層的缺氧或厭氧環(huán)境得到改善，底泥表層被氧化，磷及某些重金屬的釋放被阻斷，內(nèi)源釋放被緩解或切斷，富營養(yǎng)化程度化，磷及某些重金屬的釋放被阻斷，內(nèi)源釋放被緩解或切斷，富營養(yǎng)化程度得到一定控制。當(dāng)在藻類繁殖嚴(yán)重的淺水水域使用時，由于水溫及氧分層不明顯，此時可停止空氣壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，而使用電機(jī)16驅(qū)動葉輪I的水流模式，同時為了殺藻而啟用加藥系統(tǒng)，力口藥泵將殺藻劑打入加藥管中，并通過加藥孔8進(jìn)入循環(huán)水體中，實(shí)現(xiàn)了快速殺藻的目的，從而凈化了水體，同時降低了能耗。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)如下效果:1、對水體進(jìn)行曝氣，增加水中溶解氧。2、形成水力循環(huán)，將上部富氧水交換到底部，改善底層缺氧或厭氧狀態(tài)，改變底泥表層的理化性質(zhì)，阻斷磷及重金屬等污染物質(zhì)的釋放，減緩內(nèi)源釋放，控制富營養(yǎng)化狀態(tài)。3、在深水域可 將水面的藻類交換到水底，使藻類缺少光照和因水溫降低而衰亡。水力循環(huán)也改變了藻類的生存條件，使藻類種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。4、在藻類大量繁殖的淺水水域，采用電機(jī)驅(qū)動葉輪模式，并加入殺藻劑快速殺藻，可用于藻類爆發(fā)應(yīng)急處置。案例1:深水域藻類控制和底泥釋放控制在水溫分層較大的深水域，啟用曝氣造流模式，形成水力循環(huán)，將上部富氧水交換到底部，改善底層缺氧或厭氧狀態(tài)，改變底泥表層的理化性質(zhì)，阻斷磷及重金屬等污染物質(zhì)的釋放，減緩內(nèi)源釋放，控制富營養(yǎng)化狀態(tài)。同時，藻類被交換到深水區(qū)域，停留時間較長，藻類缺少光照而衰亡。水力循環(huán)也改變了藻類的生存條件，使藻類種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。案例2:淺水域藻類爆發(fā)應(yīng)急處理在藻類大量繁殖的淺水水域，水溫和氧分層不明顯，水循環(huán)和增氧作用控制藻類效果減弱，啟用耗能較低的葉輪驅(qū)動水流模式實(shí)現(xiàn)水力循環(huán)，開啟加藥系統(tǒng)，根據(jù)水域體量和藻類繁殖情況，控制加藥量，殺藻劑在水循環(huán)作用下在水中快速混合，可實(shí)現(xiàn)對水域的有效、快速殺藻的目的。
權(quán)利要求1.一種揚(yáng)水造流曝氣裝置，其特征在于:所述裝置包括曝氣室(7)、曝氣管(9)、氣體釋放器(6)和上升管(5)，其中， 所述曝氣室由兩段不同內(nèi)徑的外圓管(22)和內(nèi)圓管(21)圍成； 所述曝氣管設(shè)置在曝氣室中，靠近曝氣室的外壁內(nèi)側(cè)，管上開有曝氣孔； 所述氣體釋放器位于曝氣室的上部區(qū)域中，由三段不同內(nèi)徑的同心外擋板(12)、水封板(13)和內(nèi)擋板(14)圍成； 所述上升管位于曝氣室上方，且通過曝氣室的頂端法蘭與曝氣室相連； 所述內(nèi)圓管(21)的最底部焊接在下圓板(18)上，通過調(diào)節(jié)螺栓(15)連接該下圓板及整個裝置的底壁(20)，下圓板與曝氣室下部的下?lián)醢?19)緊密接觸但可上下移動，調(diào)節(jié)所述調(diào)節(jié)螺栓可上下移動該下圓板。
2.如權(quán)利要求1的所述揚(yáng)水造流曝氣裝置，其特征在于:所述裝置還包括位于上升管頂端中的由電機(jī)(16)驅(qū)動的葉輪(I)。
3.如權(quán)利要求1的所述揚(yáng)水造流曝氣裝置，其特征在于:所述曝氣室的內(nèi)壁上可設(shè)有加藥孔(8)，所述加藥孔通過加藥管與加藥泵相連。
4.如權(quán)利要求1-3任一項的所述揚(yáng)水造流曝氣裝置，其特征在于:所述底壁(20)的下端連有鋼索(10)，所述鋼索與錨固墩(11)相連。
5.如權(quán)利要求1-3任一項的所述揚(yáng)水造流曝氣裝置，其特征在于:所述上升管與曝氣室的頂端法蘭上連有加強(qiáng)筋(19)。
6.如權(quán)利要求1-3任一項的所述揚(yáng)水造流曝氣裝置，其特征在于:形成所述曝氣室的外圓管和內(nèi)圓管的半徑之比為1.2-5: I。
7.如權(quán)利要求1-3任一項的所述揚(yáng)水造流曝氣裝置，其特征在于:所述上升管的上部設(shè)有固定支架(2)，該固定支架上固定有浮球(3)。
8.如權(quán)利要求1-3任一項的所述揚(yáng)水造流曝氣裝置，其特征在于:所述外擋板通過底板與內(nèi)圓管焊接相連，內(nèi)擋板和外擋板與曝氣室頂端法蘭之間留有空隙；水封板與曝氣室的頂端法蘭相連，但與內(nèi)、外擋板底端的底板相距一定距離。
9.如權(quán)利要求1-3任一項的所述揚(yáng)水造流曝氣裝置，其特征在于:所述曝氣管放置于所述下?lián)醢?19)與外圓管形成的環(huán) 形空間中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種水力混合、水體增氧的水質(zhì)改善裝置，該裝置主要由上升管、曝氣室、曝氣管、空氣釋放器組成，以及還任選地包含葉輪、電機(jī)和加藥孔，其中曝氣室由兩段不同內(nèi)徑的同心外圓管和內(nèi)圓管圍成，內(nèi)圓管的底部焊接在下圓板上，通過調(diào)節(jié)螺栓而連接該下圓板及整個裝置的底壁。該裝置由錨固墩和浮球固定垂直懸浮于水中，其具有大氣泡推動水流和葉輪驅(qū)動水流兩種模式，可適用于深水及淺水的湖泊、水庫及河流的上下水體交換、藻類控制、水體除臭及底泥污染物釋放阻斷等。
文檔編號C02F7/00GK203079757SQ20122071558
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者林衛(wèi)青, 付融冰, 盧士強(qiáng), 孫遠(yuǎn)軍 申請人:上海市環(huán)境科學(xué)研究院