一種用于污水處理的防堵塞微氣泡曝氣裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是一種防堵塞的微氣泡曝氣裝置，用于污水處理過程中好氧處理段的增氧曝氣。
【背景技術】
[0002]曝氣是污水處理過程中的一個重要工序。相等通氣量下，曝氣效率與曝氣裝置的氧利用率有正相關關系，氧利用率越高，曝氣效率越高。氧利用率與曝氣裝置產生的氣泡的粒徑相關，氣泡粒徑越小，氧利用率越高。曝氣效率影響著污水處理的能耗和成本，曝氣效率越高，污水的噸水處理能耗和處理成本越低。
[0003]為了得到較高的曝氣效率，目前污水處理廠使用的曝氣系統(tǒng)普遍是微孔曝氣系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由羅茨風機、輸氣管道和微孔曝氣裝置(頭)等三個主要部分組成。羅茨風機將空氣鼓風加壓送進輸氣管道，空氣經(jīng)管道被輸送到曝氣裝置(頭)，曝氣裝置(頭)可由橡膠、陶瓷等不同材料制成，表面密布微小的細孔，空氣在壓力作用下從這些微小的細孔擠出，形成微氣泡進入水中，完成曝氣增氧。
[0004]在上述微孔曝氣系統(tǒng)中，產生微氣泡的部件是末端的曝氣裝置(頭)，產生的氣泡粒徑與表面密布的微孔的孔徑呈正相關，孔徑越小，氣泡粒徑也越小。目前所見的微孔曝氣裝置(頭)所產生的氣泡粒徑在50微米?1毫米范圍，尚未見到氣泡粒徑50微米以下的報道。
[0005]在污水處理中，曝氣主要用于兩級生化法的好氧處理段，污水中含有大量微生物絮體，曝氣裝置(頭)表面密布的微孔很容易由于微生物的附著而產生堵塞。部分微孔堵塞后，由于曝氣裝置(頭)內的壓力不均，容易造成其它微孔的損壞，導致氣泡粒徑變大或管道壓力不均，從而造成曝氣效率降低和曝氣系統(tǒng)的損壞。
[0006]目前國內外已見報道的還有變壓容氣式曝氣裝置、射流曝氣機、磁化旋流曝氣裝置等。變壓容氣式曝氣裝置通過在裝置內對氣水流的加壓和減壓產生微氣泡；射流曝氣機通過水流高速運動產生負壓，依靠負壓吸入空氣，在水流的高速攪拌和葉輪切割作用下產生微氣泡；渦流磁化裝置首先對空氣進行磁化，磁化后的空氣在水體的旋流運動的作用下與水體混合，產生微氣泡。這幾種方式雖然都不同程度的避免了堵塞問題的發(fā)生，但由于都要依靠水流的高速運動來帶入空氣，通過攪拌或葉輪切割產生微氣泡，與現(xiàn)在污水廠利用加壓空氣進行曝氣的設計規(guī)范和現(xiàn)有曝氣系統(tǒng)結構不能融合，需要進行整體性的技術改造，故，都沒有在污水處理廠推廣使用。
[0007]目前，污水好氧處理段的各種曝氣方式中微孔曝氣由于曝氣效率較高而被廣泛使用，曝氣裝置(頭)的堵塞問題也日益突出，困擾著污水廠的正常運行。要解決微孔曝裝置(頭)的堵塞問題就必須加大曝氣裝置(頭)表面微孔的孔徑，但孔徑變大后，氣泡粒徑隨之變大，氧利用率隨之降低，曝氣效率下降，噸水處理能耗和處理成本必然上升。對堵塞曝氣裝置(頭)的更換雖然曝氣裝置(頭)價格便宜，但必須清空池容，不僅耗時費力，更會影響污水廠的正常運行和出水水質。
[0008]開發(fā)一種既能夠產生微氣泡得到較高的氧利用率和曝氣效率，又能夠避免堵塞的曝氣裝置(頭)是目前污水廠亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0009]微孔曝氣裝置(頭)表面的孔徑尺寸決定了產生氣泡的粒徑尺寸，孔徑越小，氣泡粒徑越小，也越容易堵塞。目前污水廠普遍使用的微孔曝氣裝置(頭)所產生的氣泡粒徑在50微米?1毫米范圍。
[0010]本發(fā)明要解決的技術問題是:開發(fā)一種既能夠產生粒徑不大于50微米的微氣泡來得到較高的曝氣效率，又能夠避免發(fā)生堵塞，同時也能夠與污水廠現(xiàn)有的曝氣系統(tǒng)兼容，不做大規(guī)模技改施工的曝氣裝置。
[0011]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種用于污水處理的防堵塞微氣泡曝氣裝置，該裝置為圓筒形，包括內筒、外筒、進氣管、噴氣嘴、過水盤、擴散管，所述內筒和外筒都設有下筒蓋和上筒蓋，內筒和外筒筒壁之間的間隙被設置在筒壁上的凹形擋環(huán)、鋸齒擋環(huán)分割成大小不等的空間，形成蛇形水路，內、外上筒蓋之間的空腔形成破碎室，內、外筒的下筒蓋之間設有隔環(huán)，所述隔環(huán)將內、外筒下筒蓋間的空腔與筒壁間隙和破碎室分割開，在裝置底部形成進水區(qū)；進水區(qū)的內、外下筒蓋上設有進水口 ；一管狀通道從裝置底部貫穿進水室、內筒，開口于內筒上筒蓋；所述管狀通道自下而上包括進氣管、噴氣嘴、擴散管，在噴氣嘴下方位置設有過水盤，內筒中的水通過過水盤進入管狀通道。
[0012]進氣管的一端通過接頭與污水廠現(xiàn)有曝氣系統(tǒng)的輸氣管道連接，加壓空氣由輸氣管道進入進氣管。進氣管的另一端與噴氣嘴連接，噴氣嘴由兩組角度不同，口徑不同的噴口和磁體組成，磁體安裝在噴口末端，通過噴口的不同角度和口徑讓空氣產生旋轉運動，通過磁體對流經(jīng)空氣完成磁化，讓進入擴散管的空氣極性更趨穩(wěn)定。
[0013]內筒底部開有直徑約1cm的進水孔，曝氣池水體在水壓作用下通過進水口進入到內筒，內筒水壓與曝氣池底部水壓相等。經(jīng)由噴氣嘴噴射進入擴散管的空氣在高速運動時在噴氣嘴周圍產生負壓區(qū)，內筒里的水經(jīng)過過水盤在負壓作用下被旋轉氣流帶入擴散管。
[0014]旋轉的氣水流進入擴散管后由于空間變大而造成不同程度的局部失壓，形成亂流，在空氣旋轉、局部失壓、亂流等幾方面的綜合作用下，空氣和水完成混合，成為混合均勻的氣水液，并產生一定數(shù)量的大氣泡。氣水液從擴散管高速進入裝置頂部的破碎室。擴散管與破碎室都是圓形，擴散管與破碎室安裝在同一圓心上。
[0015]破碎室頂部鑲嵌有同心圓的分散盤，分散盤呈凹形，表面加工有16條寬度不同的溝槽，溝槽呈螺旋狀分布。進入破碎室的氣水流沖擊到分散盤，在沖擊作用下完成初次破碎，在溝槽的切割作用和溝槽邊沿的渦流作用下完成反復多次破碎，形成氣泡液。溝槽的螺旋狀分布使氣泡液在破碎室內產生旋轉，加強氣泡液的混合和溝槽邊沿的渦流效應。
[0016]氣泡液從破碎室高速進入內筒與外筒的間隙。外筒內側等距離安裝3個鋸齒狀擋環(huán)，兩個鋸齒擋環(huán)之間按圓周16等分安裝攪擾棒。內筒外壁等距離安裝3個凹形擋環(huán)，凹形擋環(huán)與外筒內側的鋸齒擋環(huán)交錯布置。在外筒與內筒的間隙內，由凹形擋環(huán)、鋸齒擋環(huán)形成寬度變化的蛇形水路，水路的兩個部分中有攪擾棒。
[0017]氣泡液高速進入蛇形水路后，在寬度大的部分發(fā)生失壓，在寬度小的部分發(fā)生增壓，反復多次的壓力的變化帶來①氣液分散效應②大氣泡破碎成為微氣泡。氣泡液多次沖擊鋸齒擋環(huán)和凹形擋環(huán)的過程中大氣泡被破碎成微氣泡。鋸齒擋環(huán)邊沿的渦流效應和攪擾棒起到加強氣液分散效應的作用。
[0018]微氣泡液從裝置下方的隔環(huán)與外筒之間的排口排出，進入曝氣池水體。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明不是讓加壓后的空氣擠過曝氣裝置(頭)表面的微孔來產生微氣泡，因此，在裝置表面和內部均不設置微孔，避免了堵塞問題的產生。
[0020]本發(fā)明通過空氣磁化、空氣高速旋轉運動、氣水液旋轉、壓力和流速變化、蛇形水路、局部渦流、攪擾分散等方式對氣水液進行反復多次沖擊破碎和攪擾分散，產生微小氣泡。經(jīng)檢測(如圖2)，本發(fā)明在純凈水中曝氣停止20分鐘后，水中存留的粒徑0.1微米的微氣泡數(shù)量約為2xl05個/毫升。本發(fā)明實現(xiàn)了以下9個有益效果:
[0021]①.裝置內部沒有微孔結構的部件，避免產生堵塞；
[0022]②.裝置的擴散管、破碎室、蛇形水路、噴氣嘴部件的間隙均在1.8?2.7_，微生物絮體可以順暢通過，不發(fā)生堵塞；
[0023]③.氣泡液在裝置內高速運動，微生物無法附著在部件表面增殖，避免