一种利用液力剪切产生微细气泡强化曝气的装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112939212A(43)申请公布日2021.06.11(21)申请号202110178483.4(22)申请日2021.02.09(71)申请人华东理工大学地址200237上海市徐汇区梅陇路130号(72)发明人杨强王威许萧王俊杰王硕(74)专利代理机构上海华工专利事务所(普通合伙)31104代理人缪利明(51)Int.Cl.C02F3/12(2006.01)C02F7/00(2006.01)C02F1/24(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种利用液力剪切产生微细气泡强化曝气的装置和方法(57)摘要本发明提供了一种利用液力剪切产生微细气泡强化曝气的装置，所述装置包括曝气芯管、鼓风机和增压泵，曝气芯管包括依次连接的旋流腔段、喉管段和扩散段；所述旋流腔段内部为螺旋形的空腔结构，侧壁设有与其相切的液体进口，底部设有空气进口，顶部设有气泡出口。本发明还提供了利用液力剪切强化曝气的方法，液体从切向进入旋流腔段作高速旋流运动，气体从底部进入被高速旋流的流体定向动量剪切产生微细气泡群，再经喉管段和扩散段进一步碎化，强化曝气。所述装置和方法能够避免常规微孔曝气装置出现堵塞、损坏等问题，使用寿命长，可产生微米级的微细气泡，增大充氧效率和氧利用率，保持污泥悬浮，缩短水力停留时间，加快污水处理效率。CN112939212ACN112939212A权利要求书1/2页1.一种利用液力剪切产生微细气泡强化曝气的装置，用于生物法处理废水的曝气池中，其特征在于，所述强化曝气的装置包括设置于曝气池底部的曝气芯管和置于所述曝气池外部，与所述曝气芯管通过管道连接的鼓风机和增压泵；其中：所述曝气芯管包括依次连接于一体的旋流腔段、喉管段和扩散段；所述旋流腔段内部为螺旋形的空腔结构，所述旋流腔段的侧壁设有一个或多个液体进口，且所述液体进口与所述旋流腔段的侧壁相切，所述旋流腔段的底部设有空气进口，所述旋流腔段的顶部设有气泡出口；所述喉管段为圆筒状结构，与所述气泡出口连接；所述扩散段为直径渐扩的结构；所述鼓风机的出口通过管道与所述曝气芯管的空气进口连接，且所述鼓风机与空气进口间安装有气体调节阀，用于控制所述曝气芯管的进气流量；所述增压泵的出口通过管道与所述曝气芯管的液体进口连接，且所述增压泵与所述液体进口间安装有液体调节阀，用于控制所述曝气芯管的进液流量。2.根据权利要求1所述的强化曝气的装置，其特征在于，根据所述曝气池的水深不同，所述曝气芯管的结构尺寸不同，具体为：所述曝气池水深为2‑4m时，液体进口的直径为5‑10mm，空气进口的直径为4‑8mm，气泡出口的直径为10‑20mm；所述曝气池水深为4‑6m时，液体进口的直径为10‑20mm，空气进口的直径为8‑15mm，气泡出口的直径为20‑30mm；所述曝气池水深为6‑8m时，液体进口的直径为20‑30mm，空气进口的直径为18‑25mm，气泡出口的直径为30‑50mm。3.根据权利要求1所述的强化曝气的装置，其特征在于，所述喉管段的直径与所述气泡出口的直径相同，所述喉管段的长度为2‑30cm。4.根据权利要求1所述的强化曝气的装置，其特征在于，所述扩散段的侧壁所成夹角α为15°‑30°。5.根据权利要求1所述的强化曝气的装置，其特征在于，所述曝气芯管的旋流腔段的形状为圆柱形、圆台形或椭球形。6.根据权利要求1所述的强化曝气的装置，其特征在于，所述曝气芯管的液体进口的数量为1‑5个，所述液体进口的高度相同，位于所述旋流腔段高度的2/3至4/5处，且沿着所述旋流腔段的截面等间距分布。7.根据权利要求1所述的强化曝气的装置，其特征在于，所述曝气芯管的安装方向为扩散段出口向上，曝气方向为向上曝气或扩散段出口向下，曝气方向为向下曝气。8.一种利用液力剪切产生微细气泡强化曝气的方法，利用权利要求1‑7中任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)污水经增压泵增压，在一定压力下，切向进入所述曝气芯管的旋流腔段，在螺旋形的空腔结构的约束下，沿所述旋流腔段的内壁作高速旋流运动；(2)空气经鼓风机增压，在一定压力下，从所述曝气芯管的底部进入所述旋流腔段内；(3)所述旋流腔段内高速旋流运动的污水对空气进行定向动量剪切，产生微细气泡群，所述微细气泡群经所述喉管段和扩散段后扩散至曝气池底部，对曝气池内的污水进行强化曝气。2CN112939212A权利要求书2/2页9.根据权利要求8所述的强化曝气的方法，其特征在于，所述增压泵的工作压力为0.1‑0.4Mpa，液体进口处污水的进口流速为1‑3m/s。10.根据权利要求8所述的强化曝气的方法，其特征在于，所述鼓风机的工作压力为0.02‑0.1Mpa，空气进口处气体的表观气