一种高效曝气系统的制作方法

1.本发明涉及曝气技术领域，具体涉及一种高效曝气系统。


背景技术：

2.曝气是指将空气中的氧强制向液体中转移的过程，其目的是获得足够的溶解氧。此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧接触的目的。从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用。目前曝气是废水处理中最耗能的过程之一，消耗了污水厂总能源成本的45-75％。在曝气过程中要维持稳定的溶解氧浓度，保证生物质的呼吸，维持曝气机有氧条件的充分混合以及维持化学和生物需求(cod/bod)的最低氧浓度，所以导致曝气过程耗能严重。曝气过程主要是通过机械方式实现的，如转子夹带或通过液体注入气泡等方式。但是，机械曝气的转移效率普遍较低，这使单位污水处理的成本非常大。
3.现有技术中，对降低曝气能耗提高曝气效率技术，主要的方式包括：增强从气体到液体的传质：如cn209307039u公开了一种高曝气效率型转盘曝气装置，此装置采用多孔隙弯曲角度对水流进行绕行处理，水流经曝气轮盘转动使水流流经弯曲的曝气孔洞，经孔洞的进一步曝气，提高效率；如cn211770526u公开了一种曝气池曝气装置，此装置通过搅拌电机带动搅拌轴和搅拌叶转动，利用机械搅动方式增加水与空气接触面积；如cn213924187u公开了一种通用型可提升曝气系统，此系统通过即时疏通曝气管孔来保持稳定的曝气强度。减小气泡直径。如cn106082430b公开了一种曝气控制系统，此系统通过微孔曝气并结合数据采集单元、plc控制单元减小气泡直径，加强曝气；如cn112250170b公开了一种电流脉冲曝气器，此装置经过高压电带来的高水压和高气压的双重作用，将气泡直径压缩，提高曝气效率。
4.论文“浅析滤膜曝气器关键技术研究与应用”中，通过小孔径滤膜来改进传统曝气器曝气气泡直径偏大的问题，但滤膜的易堵塞，难清理的问题依旧严重。以上两种方法虽然有一定效果，但是都有明显缺点。
5.各式曝气器在废水工业中普遍存在，其曝气系统使用稳定的水流来产生大约1-3mm的气泡，这些气泡平均孔径比曝气器的孔径大一个量级。它们无法产生200
–
800μm范围内的微米级气泡。成功缩小气泡孔径的曝气方法却会极大增加曝气能耗。这两种方法中曝气能耗巨大的问题一直无法得到解决。所以，针对污水处理的曝气情况，需要开发节约能耗、提高传质效率、缩小气泡直径、安装简单的曝气器，具有重要意义。
6.现有的曝气系统大同小异，在曝气系统中，最容易产生问题的就是曝气盘，曝气盘作为曝气的核心，具有不可替代的作用，而现有的曝气盘在使用中曝气后产生的气泡容易产生兼并现象，造成水与空气的接触面积变小，影响注氧效果。
7.为了解决上述问题，本发明中提出了一种具有曝气效率高、防堵塞效果好和便于安装的高效曝气系统。


技术实现要素：

8.(1)要解决的技术问题
9.本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种高效曝气系统，以解决上述技术问题。
10.(2)技术方案
11.为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：
12.一种高效曝气系统，包括空气压缩机，所述空气压缩机通过管路连接有压力表，所述压力表通过管路连接有流量计，所述流量计通过管路连接有流体振荡器，所述流体振荡器通过管路连接有曝气盘；
13.所述曝气盘包括盘体，所述盘体的底部固定连通有气体紊乱组件，所述气体紊乱组件的底部固定连接有限位外壳，所述限位外壳的底部固定连接有与流体振荡器输出管路连通的连接组件，所述连接组件的外侧固定安装有位于限位外壳内的过滤组件，所述连接组件下端设有用于与流体振荡器输出管路连接的安装组件。
14.进一步的，所述安装组件包括第一u形箍，所述连接组件的下端固定连接有第一u形箍，所述第一u形箍的前后端均固定安装有上连接板，所述第一u形箍的底部放置有第二u形箍，所述第二u形箍的底部固定安装有下连接板，所述下连接板的底部固定安装有限位架，所述限位架的中部活动套接有控制组件，所述控制组件的下端活动套接有弹簧，所述控制组件的顶部固定连接有齿轮，所述齿轮的前后侧分别啮合有第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和第二齿条的顶部均固定安装有固定组件。
15.进一步的，所述气体紊乱组件包括保护管，所述保护管的下端固定连接有连接杆，所述连接杆的中部固定连接有固定管，所述固定管的下端轴承连接有扇叶，所述保护管的下端与限位外壳固定连接，所述固定管上端的表面开设有环形等角度分布的排气孔。
16.进一步的，所述连接组件包括连接管，所述连接管的顶部固定连通有连接盘，所述连接管的上端与限位外壳固定连接，所述连接盘位于限位外壳的内部。
17.进一步的，所述过滤组件包括管体，所述管体的右端固定安装有单向阀，所述管体的顶部固定安装有扩口，所述扩口的上端固定安装有挡板，所述管体与流体振荡器相连通，所述管体中部的表面开设有交换孔，所述挡板与扩口之间留有空隙。
18.进一步的，所述控制组件包括下套杆，所述下套杆的顶部活动套接有上套杆，所述上套杆的顶部与齿轮固定连接，所述下套杆的上端固定安装有卡块，所述弹簧活动套接在下套杆的表面，所述下套杆与上套杆配合可进行伸缩，所述控制组件向下移动时弹簧呈压缩状态。
19.进一步的，所述齿轮、第一齿条和第二齿条均活动套接在下连接板的下端，所述齿轮仅可进行旋转，两个所述固定组件分别安装在第一齿条顶部的左端和第二齿条顶部的右端。
20.进一步的，所述限位外壳的内部填充有水，所述水的液面位于扩口的下方且位于管体表面交换孔的上方。
21.进一步的，所述过滤组件的数量共有六个且环形等角度安装在连接盘的外侧，所述过滤组件中的管体的直径值为连接组件中连接管直径值的二分之一。
22.进一步的，所述上连接板的正面开设有t字形斜槽，所述固定组件可在t字形斜槽
内部活动。
23.(3)有益效果：
24.a.本发明通过设置的固定管、扇叶和保护管等结构配合，在进行曝气时，通过流体振荡器使稳态气流变成振荡气流，气体通过气体紊乱组件向上进入盘体时，气流带动扇叶转动，在力的相互作用下，此部分气流被分散，还有部分气流通过固定管的底部进入从外壳的排风孔排出，对经过扇叶的气流进行冲散，使气流的状态更加紊乱，并改变气泡固有频率，减少气泡在水中的兼并现象，降低气泡平均尺寸，增大气泡中氧气的传质效率，由于流体振荡器为气流自行机械振荡，无需耗能，具有良好的社会效益和经济效益。
25.b.本发明通过设置的连接管、连接盘和管体等结构配合，在进行曝气时，气体在进入盘体前首先通过连接组件进入过滤组件中，在限位外壳中的水中进行过滤，去除掉灰尘颗粒杂质，从而保证气体的清洁度，能够防止盘体堵塞，使用效果较好。
26.c.本发明通过设置的第一u形箍、第二u形箍和上连接板等结构配合，在进行曝气前的组件安装时，可合并第一u形箍和第二u形箍，向下拉动控制组件并转动，控制组件转动时带动弹簧压缩，第一齿条和第二齿条同步反向移动，带动固定组件向上连接板的另一端移动，使固定组件与上连接板活动卡接，进而达到固定的效果，并且通过转动控制组件更能够调节固定组件在上连接板上的位置，便于操作。
附图说明
27.图1为本发明使用流程图；
28.图2为本发明曝气盘整体外观示意图；
29.图3为本发明曝气盘处结构正视图；
30.图4为本发明曝气盘处结构左视图；
31.图5为本发明底部结构示意图；
32.图6为本发明底部结构分离图；
33.图7为本发明图6中a处放大示意图；
34.图8为本发明限位外壳处结构剖视图；
35.图9为本发明气体紊乱组件处结构细分图；
36.图10为本发明过滤组件处结构分离图；
37.图11为本发明外置式反馈通道流体振荡器的平面图；
38.图12为本发明外置式反馈通道流体振荡器的三维示意图；
39.图13为本发明外置式反馈通道流体振荡器第一种反馈通道连接方式的平面图；
40.图14为本发明外置式反馈通道流体振荡器第二种反馈通道连接方式的平面图；
41.图15为本发明内置式反馈通道流体振荡器的平面图；
42.图16为本发明置式反馈通道流体振荡器的三维示意图。
43.附图标记如下：
44.空气压缩机1、压力表2、流量计3、流体振荡器4、入口段41、振荡腔42、出口段一43、出口段二44、控制端一45、控制端二46、射流附壁通道一47、射流附壁通道二48、射流分流劈49、反馈通道一491、反馈通道二492、反馈通道三493、曝气盘5、盘体51、气体紊乱组件52、保护管521、固定管522、扇叶523、连接杆524、限位外壳53、连接组件54、连接管541、连接盘
542、过滤组件55、管体551、单向阀552、扩口553、挡板554、第一u形箍56、第二u形箍57、上连接板58、下连接板59、限位架60、控制组件61、下套杆611、上套杆612、卡块613、弹簧62、齿轮63、第一齿条64、第二齿条65、固定组件66、。
具体实施方式
45.下面结合附图1-16和实施例对本发明进一步说明：
46.如图1至图16所示，一种高效曝气系统，包括空气压缩机1，空气压缩机1通过管路连接有压力表2，压力表2通过管路连接有流量计3，流量计3通过管路连接有流体振荡器4，流体振荡器4通过管路连接有曝气盘5；
47.其中，如图11和图12所示，流体振荡器4包括入口段41、振荡腔42、出口段一43和出口段二44，入口段41通过空气压缩机1将高压气体导入流体振荡器4中，入口段41与振荡腔42相交接的位置两端分别设置控制端一45和控制端二46；
48.还包括射流附壁通道一47和射流附壁通道二48，射流附壁通道一47和射流附壁通道二48分别连接出口段一43和出口段二44；振荡腔42与射流附壁通道一47和射流附壁通道二48之间设有射流分流劈49，射流分流劈49为一段圆弧面，其弦长与振荡腔42气流进口宽度比为3:2；
49.流体振荡器4分为外置式反馈通道流体振荡器与内置式反馈通道流体振荡器，其具体区别如下两种方式：
50.一、如图15和图16所示内置式反馈通道流体振荡器的结构图，还包括反馈通道一491和反馈通道二492，反馈通道一491分别与控制端一45和射流附壁通道二48相连通，反馈通道二492分别与控制端二46和射流附壁通道一47相连通，形成反馈通道；
51.二、还包括反馈通道三493，反馈通道三493与控制端一45和控制端二46相联，形成反馈通道；
52.振荡腔42可以让气体进行周期性的振荡，气流通过射流附壁通道一47和射流附壁通道二48时，在出口段一43和出口段二44产生流量差与压力差，使原本的稳定流产生偏转并进入控制端一45和控制端二46的反馈通道一491、反馈通道二492或反馈通道三493，此时气流由稳态变为紊态，由反馈通道一491、反馈通道二492或反馈通道三493射出的紊态气流此时会周期性的附着到射流附壁通道一47和射流附壁通道二48壁中的任一个上，保持射流偏转并将其引导到连接到出口段一43和出口段二44输出紊态气流，紊态气流以不同的频率通过曝气盘，使气泡直径和曝气盘孔径在同一数量级。
53.进一步地，外置式反馈通道流体振荡器的反馈通道有两种安装方法：
54.1)将流体振荡器的控制端一45和控制端二46相联，形成反馈通道，即为如图13所示的反馈通道三493。
55.2)将控制端一45和控制端二46分别与射流附壁通道一47和射流附壁通道二48相联，形成反馈通道，即为如图14所示的反馈通道一491、反馈通道二492。
56.内置式反馈通道流体振荡器与外置式反馈通道式流体振荡器原理一致，所不同之处在于内置式反馈通道流体振荡器的反馈通道长度、截面尺寸固定，而外置式反馈通道流体振荡器的反馈通道长度、截面尺寸可根据实际需要改变。通过设计，两种流体振荡器都可以满足频率区间内的频率要求；
57.通过改变反馈通道的长度、截面尺寸、进口气流压力来改变流体振荡器的振荡频率。增加反馈通道长度和截面尺寸、减小进口气流压力，都会导致流体振荡器的振荡频率减小；反之，振荡器的振荡频率增大。通过调整以上变量，流体振荡期频率范围控制在0.5～300hz；
58.曝气孔径一定时，在所述的振荡频率范围内，增加振荡频率，可以降低曝气时水中气泡的平均直径，增大氧传质系数；
59.上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过流体振荡器4使稳态气流变成振荡气流，改变气泡固有频率，减少气泡在水中的兼并现象，降低气泡平均尺寸，增大气泡中氧气的传质效率，由于流体振荡器4为气流自行机械振荡，无需耗能，具有良好的社会效益和经济效益。
60.曝气盘5包括盘体51，盘体51的底部固定连通有气体紊乱组件52，气体紊乱组件52的底部固定连接有限位外壳53，限位外壳53的底部固定连接有与流体振荡器4输出管路连通的连接组件54，连接组件54的外侧固定安装有位于限位外壳53内的过滤组件55，连接组件54下端设有用于与流体振荡器4输出管路连接的安装组件；
61.上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过流体振荡器4使稳态气流变成振荡气流，改变气泡固有频率，减少气泡在水中的兼并现象，降低气泡平均尺寸，增大气泡中氧气的传质效率，由于流体振荡器4为气流自行机械振荡，无需耗能，具有良好的社会效益和经济效益，同时气体通过气体紊乱组件52向上进入盘体51时，气流带动扇叶523转动，在力的相互作用下，此部分气流被分散，还有部分气流通过固定管522的底部进入从外壳的排风孔排出，对经过扇叶523的气流进行冲散，使气流的状态更加紊乱；而在气流传输过程中，气流中含有的杂质在连接管541、连接盘542和管体551等结构配合下，通过水进行过滤，防止盘体51的堵塞。
62.如图8所示，在一个实施例中：气体紊乱组件52包括保护管521，保护管521的下端固定连接有连接杆524，连接杆524的中部固定连接有固定管522，固定管522的下端轴承连接有扇叶523，保护管521的下端与限位外壳53固定连接，固定管522上端的表面开设有环形等角度分布的排气孔；
63.上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过设置的排气孔能够在气流通过时对固定管522外侧的气流进行冲击，从而使气流状况更加紊乱，这样气流经过盘体51排出时，产生的气泡直径值更小，且不易产生合并现象。
64.如图8所示，在一个实施例中：连接组件54包括连接管541，连接管541的顶部固定连通有连接盘542，连接管541的上端与限位外壳53固定连接，连接盘542位于限位外壳53的内部；
65.上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过设置的连接盘542对多个过滤组件55进行连接，进行气流的分流，进而减小气流在单个过滤组件55内部的冲击力。
66.如图9所示，在一个实施例中：过滤组件55包括管体551，管体551的右端固定安装有单向阀552，管体551的顶部固定安装有扩口553，扩口553的上端固定安装有挡板554，管体551与流体振荡器4相连通，管体551中部的表面开设有交换孔，挡板554与扩口553之间留有空隙；
67.上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过设置的单向阀552能够保证气流从
连接组件54内部进入过滤组件55，而不会有水反流，管体551表面设置的交换孔能够增加气流与水的接触，达到更好的清洁效果。
68.如图2、图3、图4和图5所示，安装组件包括第一u形箍56，连接组件54的下端固定连接有第一u形箍56，第一u形箍56的前后端均固定安装有上连接板58，第一u形箍56的底部放置有第二u形箍57，第二u形箍57的底部固定安装有下连接板59，下连接板59的底部固定安装有限位架60，限位架60的中部活动套接有控制组件61，控制组件61的下端活动套接有弹簧62，控制组件61的顶部固定连接有齿轮63，齿轮63的前后侧分别啮合有第一齿条64和第二齿条65，第一齿条64和第二齿条65的顶部均固定安装有固定组件66；
69.通过第一u形箍56、第二u形箍57和上连接板58等结构配合方便对曝气盘5进行安装，安装更牢固。
70.如图6和图7所示，在一个实施例中：控制组件61包括下套杆611，下套杆611的顶部活动套接有上套杆612，上套杆612的顶部与齿轮63固定连接，下套杆611的上端固定安装有卡块613，弹簧62活动套接在下套杆611的表面，下套杆611与上套杆612配合可进行伸缩，控制组件61向下移动时弹簧62呈压缩状态；
71.上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过这种结构，能够通过向下拉动下套杆611带动卡块613与下连接板59分离，从而可进行旋转，并且在不施加压力后，下套杆611能够恢复原状，通过下套杆611和上套杆612的配合达到可伸缩的目的，能够在向下拉动下套杆611时不会对齿轮63的位置产生影响，且弹簧62在控制组件61下移时能够提供阻力，使控制组件61在不受力的情况下恢复原位，保证卡块613与下连接板59的卡接。
72.如图6所示，在一个实施例中：齿轮63、第一齿条64和第二齿条65均活动套接在下连接板59的下端，齿轮63仅可进行旋转，两个固定组件66分别安装在第一齿条64顶部的左端和第二齿条65顶部的右端，固定组件66包括安装杆和滚轮，安装杆连接于第一齿条64和第二齿条65的顶部，安装杆的另一端设置有滚轮；
73.上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过设置的这种结构，能够通过转动齿轮63同步带动第一齿条64和第二齿条65相向移动，达到同步的效果，保证结构的稳定性。
74.如图8所示，在一个实施例中：限位外壳53的内部填充有水，水的液面位于扩口553的下方且位于管体551表面交换孔的上方；
75.上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过填充的水与气流相互混合，从而达到对气流中杂质灰尘的去除，水的液面位于交换孔的上方，能够保证对气流的充分清洁。
76.如图8所示，在一个实施例中：过滤组件55的数量共有六个且环形等角度安装在连接盘542的外侧，过滤组件55中的管体551的直径值为连接组件54中连接管541直径值的二分之一；
77.上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过设置的多个过滤组件55，且管体551的直径值为连接管541直径值的二分之一，能够降低气流移动带来的冲击力，从而防止气流把限位外壳53内部的水冲走，保证清洁效果。
78.如图4所示，在一个实施例中：上连接板58的正面开设有t字形斜槽，固定组件66中的滚轮可在t字形斜槽内部活动；
79.上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过设置的t字形斜槽能够在固定组件66的移动中对固定组件66进行限位，从而通过固定组件66使第一u形箍56与第二u形箍57之
间夹紧，达到固定的作用，同时通过底部的控制组件61进行限位，能够有效的防止脱落或松动。
80.工作原理：
81.在进行安装时，首先把第一u形箍56和第二u形箍57上下分布对齐放置在管路与曝气盘5的接口处，随后向下拉动控制组件61带动卡块613下移与下连接板59取消卡接，接着转动控制组件61带动齿轮63转动，从而带动第一齿条64和第二齿条65同步反向移动，从而使两个固定组件66同步与上连接板58进行套接，通过固定组件66在上连接板58表面移动，达到固定的作用；
82.曝气时，启动空气压缩机1，压缩空气通过管路依次通过压力表2、流量计3、流体振荡器4和曝气盘5，流体振荡器4使原本的稳态气流变成紊态气流，气流在通过曝气盘5时，首先通过管路进入连接组件54中，通过连接组件54流向过滤组件55，在水中通过时水能够对空气中的杂质进行吸附，防止对盘体51的堵塞，气流通过过滤组件55后进入保护管521中，部分气流通过固定管522的底部进入，从上端侧侧面排出，另一部分气流对扇叶523吹动，并在力的相互作用下，在带动扇叶523转动的同时，气流本身发生一定程度的偏转，吹动扇叶523的气流与从固定管522上端排出的气流相撞，使气流的状态更加紊乱，从而通过盘体51进行曝气时，产生的气泡不易兼并，降低气泡的平均尺寸。
83.本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。