微納米曝氣頭：微納米曝氣器的制作方法

　　專利名稱：微納米曝氣器的制作方法

　　技術領域：

　　本發(fā)明涉及用于污水處理、氣浮等的曝氣設備，特別涉及充氧曝氣裝置，屬于污水 處理技術領域。

　　背景技術：

　　目前，在污水處理領域中常用的曝氣裝置有以下兩種一是鼓風曝氣器，由加壓設 備、擴散裝置和管道系統(tǒng)組成，加壓設備一般采用回轉式鼓風機，也有采用離心式鼓風機。 為了凈化空氣，其進氣管上常裝設空氣過濾器，在寒冷地區(qū)，還常在進氣管前設空氣預熱 器。擴散裝置一般有小氣泡擴散裝置，例如擴散板、擴散管或擴散盤等；中氣泡擴散裝置， 例如穿孔管；大氣泡擴散裝置，例如豎管曝氣等。在污水處理中，為了提高水中溶解氧，一 般采用微孔曝氣裝置，即在擴散板、擴散管或擴散盤上包裹著微孔合成橡膠膜片，膜片上開 有150-200mm的同心圓布置的5000個自閉式孔眼。這種曝氣裝置普遍存在的不足之處是 曝氣頭易堵塞，造成氣流短路，供氧不均勻，氧利用率降低(一般在10%以下)，維修時需將 池子內污水抽干，造成修理時間長，維修成本高等不足。二是射流曝氣器，包括吸入口、水噴 嘴、混合管、擴散管和微管等，將污水和活性污泥混合液送入水噴嘴，在射流的行程中形成 一定真空，形成氣、液、固三相混合液，進入擴散管中形成一定的壓力射流從布水器斜向噴 出，對水體起到攪拌和充氧的作用。射流曝氣器較之傳統(tǒng)鼓風曝氣，動力效率和氧利用率有 所提高，氣泡攪動和混合液比較均勻，但射流曝氣器的結構復雜，吸氣量小，氣泡質量差，動 力效率低，影響水處理成本，而且經射流器噴出的氣水混合物由于沒有霧化，微氣泡在上升 過程中，在水壓下若干個拼合在一起形成大氣泡，很快浮出水面，造成能源浪費。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明的目的是為克服現有技術的不足，提供了一種適用于污水處理中提高氧利 用率的微納米曝氣器，該微納米曝氣器能使氣水均勻混合后產生霧狀液體噴出，并能長時 間滯留在水體中，保持水體中溶解氧在相當一段時間內維持在較高水平。本發(fā)明采用的技術方案是包括一個外形呈圓柱體的金屬外套，金屬外套的正中 側壁上設有一個氣水混合室，氣水混合室與金屬外套之間連通一個擴散管，氣水混合室入 口端處設有一個氣水噴嘴，氣水混合室的側部開有一個壓縮空氣入口 ；在金屬外套中心同 軸設置一個兩端為噴射出口的微孔塑料圓管，微孔塑料圓管與金屬外套之間緊密配合設置 聚四氟乙烯塑料片，微孔塑料圓管側壁上布滿有微孔，該微孔的孔徑為1 3μπι，微孔塑料 圓管外壁上包裹有多層蜂窩狀帶孔的聚四氟乙烯塑料片，每層所述聚四氟乙烯塑料片上的 微孔互相錯開設置。本發(fā)明較之傳統(tǒng)微孔曝氣和射流曝氣具有如下有益效果1、從噴射出口中噴射出來的液體呈霧狀，氣泡直徑為納米級，與霧化的水汽在水 體中一起上升，與水體接觸面積大，停留時間長，傳質速率系數大，溶解氧高，在氧分子浮出 水面時，不會形成大氣泡而造成不必要的能耗浪費。

　　2、無需大面積供氣，一套曝氣系統(tǒng)只需附有四個本發(fā)明微納米曝氣器，均勻分布 在與壓縮管所連接的兩條支管的四端，從一端噴射出來的氣水混合霧狀體長度可達1 2m，兩端噴射出口射出來的氣水混合霧狀體長度可達2 4m，所以一套微納米曝氣器服務 面積直徑可達2 4m，這樣就避免了要布置太多曝氣頭所帶來的麻煩，長時間使用不會發(fā) 生阻塞、氣流短路、溶解氧降低和維修操作不便等現象。3、本發(fā)明吸氣方式有別于普通射流曝氣，無喉管和擴散管，在水泵高速旋轉下氣 流直接進入泵腔被打碎成小氣泡，經壓縮管直接進入微納米曝氣器被霧化。

　　圖1是本發(fā)明的結構示意圖。圖中1.氣水噴嘴；2.壓縮空氣入口 ；3.氣水混合室；4.擴散管；5.金屬外套； 6.聚四氟乙烯塑料片；7.噴射出口 ；8.微孔塑料圓管。

　　具體實施例方式如圖1，本發(fā)明由氣水噴嘴1、壓縮空氣入口 2、氣水混合室3、擴散管4、金屬外套 5、聚四氟乙烯塑料片6、噴射出口 7、微孔塑料圓管8組成。其中，金屬外套5的外形呈圓柱 體，微孔塑料圓管8是一種空心塑料管，在微孔塑料圓管8與金屬外套5之間緊密配合安裝 聚四氟乙烯塑料片6。在金屬外套5的正中側壁上設一個氣水混合室3，氣水混合室3與金 屬外套5之間連通一個擴散管4，擴散管4連通金屬外套5。在氣水混合室3入口端安裝一 個氣水噴嘴1，氣水噴嘴1連接外部的氣水混合泵。氣水混合室3的側部開有一個壓縮空氣 入口 2。在金屬外套5的中心位置同軸設置一個兩端為噴射出口 7的微孔塑料圓管8，兩端 的兩個噴射出口 7的出口直徑之和應小于擴散管4的氣水混合液入口直徑。微孔塑料圓管 8的側壁上布滿了微孔，該微孔的孔徑為1 3μπι，在微孔塑料圓管8上包裹著多層蜂窩狀 帶孔的聚四氟乙烯塑料片6，每層聚四氟乙烯塑料片6上的微孔互相錯開設置。本發(fā)明在工作時，啟動連接氣水噴嘴1的氣水混合泵，空氣在泵腔中打碎成小氣 泡，與水充分混合進入氣水混合室3，同時，壓縮空氣經壓縮管道射流，通過壓縮空氣入口 2 也進入氣水混合室3，氣體與水流的相互作用使流體形成脈沖表面波并導致水流破裂成滴 狀液體，液滴以高速沖撞壓縮空氣，將它粉碎成微小氣泡，充分混合后從氣水混合室3和擴 散管4進入高速旋轉的金屬外套5，聚四氟乙烯塑料片6連同微孔塑料圓管8也高速旋轉， 由于每層聚四氟乙烯塑料片6上的微孔互相錯開設置，使氣水混合液在撞擊過程中能做切 割運動，被霧化，這樣，氣泡經過不斷切割后從微孔塑料圓管8兩端的噴射出口 7射出，氣水 呈霧狀，在水體中緩慢上升，霧化后的氣水混合液比表面積大，在水體中停留時間較長，水 體溶解氧保持在一定水平長時間不會下降，氧利用率增高，達到35%以上，且全程阻力損失 小于 0. 015MPa。

　　權利要求

　　1.一種微納米曝氣器，包括一個外形呈圓柱體的金屬外套(5)，其特征是金屬外套 (5)的正中側壁上是一個氣水混合室(3)，氣水混合室(3)與金屬外套(5)之間連通一個擴 散管(4)，氣水混合室(3)入口端處設有一個氣水噴嘴(1)，氣水混合室(3)的側部開有一 個壓縮空氣入口(2)；在金屬外套(5)的中心同軸設置一個兩端為噴射出口(7)的微孔塑 料圓管(8)，微孔塑料圓管(8)與金屬外套(5)之間緊密配合有聚四氟乙烯塑料片(6)，微 孔塑料圓管⑶側壁上布滿微孔，該微孔的孔徑為1 3 μ m，微孔塑料圓管⑶外壁上包裹 有多層蜂窩狀帶孔的聚四氟乙烯塑料片(6)，每層所述聚四氟乙烯塑料片(6)上的微孔互 相錯開設置。

　　2.根據權利要求1所述的微納米曝氣器，其特征是微孔塑料圓管(8)兩端的兩個噴 射出口(7)的出口直徑之和小于擴散管(4)的氣水混合液入口直徑。

　　全文摘要

　　本發(fā)明公開一種用于污水處理、氣浮等的微納米曝氣器，金屬外套正中側壁上設有一個氣水混合室，氣水混合室與金屬外套之間連通一個擴散管，氣水混合室入口端處設一個氣水噴嘴，氣水混合室側部開有一個壓縮空氣入口；在金屬外套的中心同軸設置一個兩端為噴射出口的微孔塑料圓管，微孔塑料圓管與金屬外套之間緊密配合聚四氟乙烯塑料片，微孔塑料圓管側壁上布滿孔徑為1～3μm的微孔，微孔塑料圓管外壁上包裹有多層蜂窩狀帶孔的聚四氟乙烯塑料片，每層聚四氟乙烯塑料片上的微孔互相錯開設置。本發(fā)明從噴射出口中噴射出來的液體呈霧狀，氣泡直徑為納米級，與霧化的水汽在水體中一起上升，與水體接觸面積大，停留時間長，傳質速率系數大，溶解氧高。

　　文檔編號C02F1/24GKSQ

　　公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權日2010年9月30日

　　發(fā)明者唐璐, 姚倩, 張鳳娥, 李定龍, 雷春生 申請人:常州大學

微納米曝氣頭：微納米曝氣技術在水環(huán)境治理方面的應用

　　中國是個水資源嚴峻短缺的國家，水環(huán)境問題極為杰出。為了滿意人類社會可持續(xù)開展的需要和完成人與自然的和諧開展，受污染水體修復的研討和實踐成為當時熱點問題。現在，對于日益嚴峻的河湖污染問題，水體曝氣作為一種出資少、見效快的河湖污染管理技能被廣泛選用。現在，我國一般選用的曝氣設備，難以發(fā)作微納米級的細微氣泡，溶氧率低、能耗高。而微納米氣泡發(fā)作設備能夠出產直徑在50μm和數十納米(nm﹚之間的細微氣泡，可快速地溶解于水體中，溶氧功率大大提高。該技能作為一種新型水體曝氣技能，在水環(huán)境管理中的市場前景極為寬廣。2、微納米曝氣技能簡介微納米氣泡發(fā)作設備主要由發(fā)作設備、微納米曝氣頭及連接收件組成。經過水泵加壓，由曝氣頭內部的曝氣石高速旋轉，在離心作用下，使其內部構成負壓區(qū)，空氣經過進氣口進入負壓區(qū)，在容器內部分紅周邊液體帶和中心氣體帶，由高速旋轉的氣石出氣部將空氣均勻切割成直徑5一30μm的微納米氣泡。因為氣泡細微，不受空氣在水中溶解度的影響，不受溫度、壓力等外部條件約束，能夠在污水中長時刻逗留，具有杰出的氣浮作用。1）微納米曝氣技能特性剖析水體中氧的傳遞是使用空氣和污水中氧氣的濃度梯度，使氧氣由高密度的空氣向低密度的污水中搬運，因而氧氣濃度梯度和觸摸而積決議了曝氣作用。在氧氣濃度梯度不變的條件下，空氣與水體觸摸而積是決議曝氣作用好壞的關鍵因素。微納米氣泡技能有用處理了氣泡在水體中的觸摸而積問題，其原因是因為微納米氣泡的表而積能有用增大，如0.1 cm的大氣泡分散成100 nm微氣泡，其表而積可增大10 000倍，因而能夠大大提高溶氧功率。一起，因為氣泡的細微且具有杰出的氣浮性，能夠在污水中長時刻逗留，然后能夠到達完成較好曝氣作用的意圖。因為微納米氣泡發(fā)作設備作業(yè)原理及所發(fā)作的氣泡巨細與慣例曝氣設備有很大的不同，因而該設備發(fā)作的微納米氣泡具有以下獨有特色。①電離現象:氣體在水中的溶解度受氣壓影響較大，但電解質的離子化水能夠讓溶入的微納米氣泡表而構成雙層電離子，并跟著表而積的不斷削減而急劇縮短，能夠讓氣泡內的氣體散逸得以抑制，然后大大提高了溶解度。②超聲波性:微納米氣泡因為高能決裂而發(fā)作超聲波，這種超聲波具有較強的殺菌作用。③帶電性:微納米氣泡表而帶有負電荷，所以氣泡間很難合為一體，在水體中能發(fā)作十分稠密而細膩的氣泡，不會像慣例氣泡相同會融合增大而決裂。一般微納米氣泡的表而電位為-30~-50 mV，能夠吸附水體中帶正電的物質。使用表而電荷對水體微粒的吸附性，能夠把水體中的有機懸浮物固定而別離。因而，該技能在提高溶解氧的一起，也具有必定的水質凈化作用。④停留性:微納米氣泡在水體中上升速度十分緩慢，似香煙霧在水中充滿，如10μm的氣泡以100μm/S的速度上升、在水體中上升lm需花3h的時刻，所以微納米氣泡會在水中逗留很長時刻。該特性也是其具有高度溶解功率的核心所在。這種停留性的發(fā)作除與氣泡細微浮力削減有關外，更重要是由它的電性所致。假如選用極板進行觀察，跟著電極的變換，能夠看到小氣泡的極性運動和z字形緩慢上升的現象。

　　詳細參數請見：

微納米曝氣頭：微納米曝氣機原理構造及選型---禹創(chuàng)環(huán)境科技

　　原標題：微納米曝氣機原理構造及選型---禹創(chuàng)環(huán)境科技

　　微納米曝氣機關鍵由微納米曝氣頭、產生裝置、管道構成，在其中微納米曝氣頭承擔在離心作用下產生負壓力區(qū)，在氣體工作壓力的功效下使氣體更高效率地進到負壓力區(qū)，使氣體產生直徑為5～30μm的微納米氣泡，微納米氣泡的直徑小，汽液觸碰總面積大。比如，100nm微氣泡，可較0.一厘米的大氣泡面積擴大10000倍，因而不會受到溫度、工作壓力等要素限定，co2融解高效率提高，水解酸化池量獲得合理提高，微納米曝氣機的氧氣水解酸化池加氧工作能力是氣體水解酸化池的4.7倍。

　　氧的遷移速度與氣泡的尺寸、液體的流場水平及其氣泡與液體的觸碰時間相關，氣泡粒度的尺寸可根據挑選擴散器來決策。氣泡規(guī)格越小，則觸碰總面積越大，將有益于容積溶氧系標值的提升 ，有益于氧的遷移。可是，氣泡小不利流場，對氧的遷移也是有不好的危害，流場水平大，觸碰充足，容積溶氧系標值提高，氧遷移速度也將逐步提高，氣泡與液體觸碰時間延長有利于氧充足遷移，另外氣泡產生、升高、裂開和流場都有利于氣泡液膜的升級和氧的遷移。

　　從氧使用率的角度觀察，微納米曝氣機的氧使用率比拉流和水射流曝氣機高于許多 ，而且服務項目總面積大許多 ，主要是因為微納米曝氣機的溶解氧工作能力較強，造成的氣泡直徑較小且在水質中的觸碰總面積、時間較長。

　　在河道水質整治早期，能夠效仿水解酸化池機器設備的加氧工作能力、驅動力高效率、氧使用率和服務項目總面積四個主要參數來有效挑選在明確水質總面積標準下的水解酸化池機器設備總數和型號規(guī)格，考慮前期水質和淤泥溶解氧的規(guī)定。

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微納米曝氣頭：微納米曝氣池的制作方法

　　微納米曝氣池的制作方法

　　【專利摘要】本實用新型公開的微納米曝氣池，包括池體(1)、進水口(2)、自吸泵(3)、壓縮空氣管(4)、射流器(5)、干管(6)、支管(7)、微納米曝氣頭(8)和出水口(9)構成；污水在自吸泵(3)抽取下流經射流器(5)，因管路橫截面積緊縮，流速增大，產生負壓，吸入壓縮空氣管(4)中氣體，在氣水循環(huán)管道(9)作用下回流到氣水混合室(10)，在離心作用下，氣泡被粉碎成微小納米氣泡，在進入干管(6)充分混合，經過支管(7)，最后從微納米曝氣頭(8)噴出。本實用新型設計合理，進水的溶解氧DO小于0.3mg/L，經微納米曝氣池，溶解氧DO提高到3.5～5mg/L，提高了氧氣的利用率，充氧效率高，便于推廣應用。

　　【專利說明】微納米曝氣池

　　【技術領域】

　　[0001]本實用新型涉及廢水的處理裝置，特別涉及微納米曝氣池。

　　【背景技術】

　　[0002]隨著城市人口的增加和工農業(yè)生產的發(fā)展，工業(yè)污水和城市生活用水的排放量也在日益增加，遠遠超過了環(huán)境的自凈能力，使得水體污染日益嚴重，而且?guī)缀醣椴既珖鞯兀虼耍藗円苍谂Φ南廴荆鞣N污水處理方法和工藝壓也應運而生。

　　[0003]目前，采用生物曝氣池對污水進行處理被廣泛應用，生物曝氣池將活性污泥與生物膜相結合對污水進行處理。活性污泥中含有以有機物為食的外源微生物，這種外源微生物需要提供氧氣，一般是在人工環(huán)境中懸浮生長，在氧氣的環(huán)境下，這種外源微生物將有機物分解，使有機物無機化，從而達到凈化水體的目的。但是這種方法需要給微生物提供大量的氧氣，傳統(tǒng)的生物曝氣管采用由上而下的方法供氧，使得氧氣到達不了池底，而造成底部的微生物供氧不足。而采用由下而上的供氧方法雖然解決了池底部氧氣不足的問題，但是含氧氣泡從底部快速地上升，停留在池中的時間太短，大大減小了氧氣的利用率。

　　【發(fā)明內容】

　　[0004]本實用新型的目的是為克服現有技術的不足，提供了一種結構簡單設計合理、大大提高了氧氣的利用率，充氧效率高的微納米曝氣池。

　　[0005]本實用新型采用的技術方案是:微納米曝氣池，包括池體(I)、進水口(2)、自吸泵(3)、壓縮空氣管(4)、射流器(5)、干管(6)、支管(7)、微納米曝氣頭(8)和出水口 (9)構成；所述自吸泵⑶與射流器(5)相連，射流器(5)中部連有一個壓縮空氣管(4)，出口與干管

　　[6]相連，在干管(6)下方連接支管(7)和微納米曝氣頭(8)。

　　[0006]所述曝氣池中的污水在自吸泵(3)抽取作用下流經射流器(5)，因管路橫截面積突然緊縮，流速增大，產生負壓，吸入壓縮空氣管(4)中氣體，并充分混合，在氣水循環(huán)管道(9)作用下回流到氣水混合室(10)，在離心作用下做切割運動，氣泡被粉碎成微小納米氣泡，在進入干管(6)充分混合，經過支管(7)，最后從微納米曝氣頭(8)噴出。

　　[0007]所述的干管(6)與支管(7)相互錯開噴射。

　　[0008]所述的干管(6)分布方式為前疏后密，這樣有利用水流壓力均勻。

　　[0009]本實用新型的應用方法在于:污水在自吸泵(3)抽取作用下流經射流器(5)，因管路橫截面積突然緊縮，流速增大，產生負壓，吸入壓縮空氣管(4)中氣體，并充分混合，在氣水循環(huán)管道(9)作用下回流到氣水混合室(10)，在離心作用下做切割運動，氣泡被粉碎成微小納米氣泡，在進入干管(6)充分混合，經過支管(7)，最后從微納米曝氣頭(8)噴出。進水的溶解氧DO小于0.3mg/L,經過微納米曝氣池，溶解氧DO提高到3.5?5mg/L，大大提高了氧氣的利用率，充氧效率高。

　　[0010]本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型設計合理，使空氣中的氧氣與污水充分接觸達到更好的充氧效果，大大提高了氧氣的利用率，節(jié)約能源，降低污水處理成本，便于推廣 應用。

　　【專利附圖】

　　【附圖說明】

　　[0011]圖1為本實用新型的結構主視圖；

　　[0012]其中1-池體；2_進水口 ；3_自吸泵；4_壓縮空氣管；5_射流器；6-干管；7-支管；8-微納米曝氣頭；9-出水口。

　　[0013]圖2為本實用新型的俯視圖；

　　[0014]其中1-池體；2_自吸泵；3_微納米曝氣頭；4-干管；5_射流器。

　　【具體實施方式】

　　[0015]下面結合結構主視圖及實施案例對本實用新型作進一步的說明。

　　[0016]如圖1所示，本實用新型公開的微納米曝氣池，包括池體(I)、進水口(2)、自吸泵

　　(3)、壓縮空氣管(4)、射流器(5)、干管(6)、支管(7)、微納米曝氣頭(8)和出水口 (9)構成。污水在自吸泵(3)抽取作用下流經射流器(5)，因管路橫截面積突然緊縮，流速增大，產生負壓，吸入壓縮空氣管(4)中氣體，并充分混合，在氣水循環(huán)管道(9)作用下回流到氣水混合室(10)，在離心作用下做切割運動，氣泡被粉碎成微小納米氣泡，在進入干管(6)充分混合，經過支管(7)，最后從微納米曝氣頭(8)噴出。。本實用新型設計合理，使空氣中的氧氣與污水充分接觸達到更好的充氧效果，進水的溶解氧DO小于0.3mg/L，經過微納米曝氣池，溶解氧DO提高到3.5?5mg/L，大大提高了氧氣的利用率，充氧效率高，便于推廣應用。

　　【權利要求】

　　1.微納米曝氣池，其特征在于:包括池體(1)、進水口(2)、自吸泵(3)、壓縮空氣管(4)、射流器(5)、干管(6)、支管(7)、微納米曝氣頭⑶和出水口(9)構成；所述自吸泵(3)與射流器(5)相連，射流器(5)中部連有一個壓縮空氣管⑷，出口與干管(6)相連，在干管(6)下方連接支管(7)和微納米曝氣頭(8)。

　　2.根據權利要求1所述的微納米曝氣池，其特征在于:所述曝氣池中的污水在自吸泵(3)抽取作用下流經射流器(5)，因管路橫截面積突然緊縮，流速增大，產生負壓，吸入壓縮空氣管(4)中氣體，并充分混合，在氣水循環(huán)管道(9)作用下回流到氣水混合室(10)，在離心作用下做切割運動，氣泡被粉碎成微小納米氣泡，在進入干管(6)充分混合，經過支管(7)，最后從微納米曝氣頭(8)噴出。

　　3.根據權利要求1所述的微納米曝氣池，其特征在于:所述的干管(6)與支管(7)相互錯開噴射。

　　4.根據權利要求3所述的微納米曝氣池，其特征在于:所述的干管(6)分布方式為前疏后密，這樣有利用水流壓力均勻。`

　　【文檔編號】C02F3/02GKSQ

　　【公開日】2020年3月5日 申請日期:2020年8月20日 優(yōu)先權日:2020年8月20日

　　【發(fā)明者】陳昌敏, 沈鉅岳 申請人:常州市鉅岳水務環(huán)保科技有限公司

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