一种纯氧扩散设备的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种纯氧扩散设备。


背景技术：

2.对于生活污水的生物处理，活性污泥法是最有效的处理工艺之一。其中曝气过程可以为微生物代谢和基质降解提供氧气并促进活性污泥与污水的彻底混合，是污水处理的核心设备和最耗能的部分，根据统计，曝气装置能耗约占污水处理总流程能耗的50%-70%。
3.普通（空气）曝气活性污泥法存在工程造价高、占地面积大、不耐冲击负荷、能耗高、剩余污泥产量高等问题，并且需要每三年进行曝气设备检修与更换。面对当前绿色低碳高质量发展对污水处理设备节能降耗的新要求，改进曝气技术成为新的突破口，亟待开发稳定和低能耗的曝气设备。采用纯氧代替空气的纯氧扩散技术正是解决上述问题的重要措施。
4.纯氧扩散是指利用含氧体积分数90%以上的纯氧代替空气进行曝气的活性污泥法生物处理过程与空气曝气相比较，纯氧扩散氧转移率高，活性污泥浓度高，因此可提高有机物去除率，使曝气池容积大大缩小，而且剩余污泥量少，污泥具有良好沉降性，不易发生污泥膨胀，有较好的耐冲击负荷能力，因此，纯氧扩散技术处理效率明显高于空气曝气技术。同时，纯氧扩散系统的噪声远低于鼓风曝气系统, 也基本上不存在挥发性有机污染物( vocs) 的气体逸散, 降低了污水处理厂对周围环境的不利影响。
5.现阶段纯氧扩散器大多沿用传统的空气曝气器，传统的曝气常为鼓风曝气，即将鼓风机作为气源，通过气流扩散装置将空气输入水中，增加水中氧气含量，但是鼓风机噪声大、电耗高，不易运营维护，而且气流扩散所需的曝气头很容易堵塞、损坏，导致曝气效率下降、曝气不均匀，直接影响污水处理效果，因此鼓风曝气存在处理系统的不稳定性和运行维护的艰巨性。随着射流器的发展，在污水处理领域，将鼓风机替换为射流器，可以简化曝气系统，但是射流器并未得到广泛的应用，这是因为射流器的曝气范围小，导致单位体积的水体的曝气效果低下。因此，在当前环保要求趋严、污水处理量趋增的情况下,得益于制氧技术的发展, 高可靠性和高效益的纯氧扩散新技术、新设备亟待开发。


技术实现要素：

6.针对现有技术污水处理厂用的纯氧扩散器曝气效率下降、曝气不均匀和曝气范围小的问题，本发明提供一种纯氧扩散设备，曝气效率高、曝气范围大、曝气更均匀，使用寿命可达8年，为曝气盘（管）两倍以上，且无需清池检修更换，提高污水处理厂生化池内稳定性，操作更加安全。
7.本发明提供一种纯氧扩散设备，包括：钢架结构，钢架结构的下部连接有支撑管，支撑管的中部设置有潜水电机，潜水电机的下部连接有气液混合仓，气液混合仓的下部连接有磁化室，气液混合仓上连接有充氧管，充氧管的一端与气液混合仓的进气口相连接，充氧管的另一端与钢架结构相连接。钢架结构悬挂架设在曝气池池体两侧，钢架结构在日常
运行中作为设备主体的承重结构及充氧管的支撑结构，一旦设备出现故障，可以直接在钢架结构的承托下起吊设备。
8.潜水电机为耗能部件，流体经过导流环节进入电机动力喷口处时，可以形成高速流体，纯氧由充氧管通入气液混合仓之后，在动力流体的携带下在气液混合仓内与液体充分混合，混合液在仓内动能逐步转化为势能，克服出口压力进入磁化室。在磁化室内，采用超强磁性材料钕铁硼将污水和活性污泥中的微生物磁化，从而改变其原有性能。气液混合物经磁场磁化后，磁致物理效应能使水的渗透压升高，有利于物质传递和微生物对氧的吸收利用；磁致化学效应可加快体系的酶氧化反应和自由基反应等；磁致生物效应则能诱导微生物的酶活性和酶合成，并促进微生物生长挂膜和新陈代谢，另外还可提高微生物细胞膜的通透性。因此微生物消耗水中溶解氧的速度加快，处理能力提高。
9.进一步地，磁化室的下部连接有叶轮推流器，叶轮推流器的外侧设置有集流罩；叶轮推流器可以将磁化后潜水电机射流的纯氧向污水中推流，并同步实现旋转切割，氧气可以被高速旋转的叶轮切割成微小气泡（小于0.3 mm）后被高速甩出，剪切作用使射流边界形成旋涡和紊流，此区域气、液界面更新速度极快，污水与氧气接触充分，氧利用率也较高。集流罩可以与叶轮推流器共同作用，保障气体扩散的方向与范围，可形成螺旋状搅动延长气液接触时长，还可形成气浮提高处理能力。
10.进一步地，潜水电机的上部连接有变径，变径为主体设备的灵活组成件，根据曝气池体积与气量需求得到潜水电机功率与尺寸，若潜水电机与支撑管之间存在尺寸差距，无法适配法兰接口，则需增加变径，增加适配性。
11.进一步地，支撑管的底部连接有设备底座，支撑管作为主体设备的支撑，支撑管的上端与钢架结构相连，置于曝气池水面，支撑管的下端贯穿各结构直至设备底座，支撑管可以将所有结构件置于同一纵轴，保障设备主体在曝气池内稳定性。
12.进一步地，叶轮推流器距离曝气池底的距离设置为0.3m-0.5m，产生直径小于0.3 mm的微气泡，曝气口设定在距离池底0.3m-0.5 m位置处，通过射流推进方式将微气泡射入到污泥后可同时搅起池底积泥，射流面积达到25m2以上，无死角形成，可以使池内气、液、泥充分接触，形成混合流体呈螺旋状缓慢上升，保证水体内do值达到2 mg/l-4 mg/l。
13.进一步地，充氧管的充氧量设置为25kgo2/h-50 kgo2/h。
14.进一步地，充氧管设置为硅胶材质软管，充氧管一头固定于钢架结构上连接纯氧出气口，充氧管另一头连接在气液混合仓进入设备主体。
15.进一步地，支撑管与设备底座之间设置有不锈钢法兰，设备底座通过不锈钢法兰与支撑管相连接，以保障水下作业。
16.本发明的有益效果在于：保证水体内do值达到2mg/l-4 mg/l，利用磁化作用可增加氧转移效率和污泥活性，提高氧利用率，保证好氧微生物在溶解氧充足的环境中高效分解有机物；与盘（管）式曝气器相比，可提高好氧生化池25-50%的处理能力，节能40%以上，维护保障操作简单，运行稳定无衰减；曝气效率高、曝气范围大、曝气更均匀，采用合理的材料和结构，坚固、耐磨、抗腐蚀，使用寿命可达8年，为曝气盘（管）两倍以上，且无需清池检修更换，提高污水处理厂生化池内稳定性，操作更加安全。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明的结构示意图。
19.图中，1、钢架结构，2、充氧管，3、支撑管，4、变径，5、潜水电机，6、气液混合仓，7、磁化室，8、叶轮推流器，9、集流罩，10、设备底座。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
21.如图1所示，一种纯氧扩散设备，包括：钢架结构1，钢架结构1的下部连接有支撑管3，支撑管3的中部设置有潜水电机5，潜水电机5的下部连接有气液混合仓6，气液混合仓6的下部连接有磁化室7，气液混合仓6上连接有充氧管2，充氧管2的一端与气液混合仓6的进气口相连接，充氧管2的另一端与钢架结构1相连接，充氧管2的充氧量设置为25kgo2/h-50 kgo2/h，充氧管2设置为硅胶材质软管，充氧管2一头固定于钢架结构1上连接纯氧出气口，充氧管2另一头连接在气液混合仓6进入设备主体。钢架结构1悬挂架设在曝气池池体两侧，钢架结构1在日常运行中作为设备主体的承重结构及充氧管2的支撑结构，一旦设备出现故障，可以直接在钢架结构1的承托下起吊设备。
22.潜水电机5为耗能部件，流体经过导流环节进入电机动力喷口处时，可以形成高速流体，纯氧由充氧管2通入气液混合仓6之后，在动力流体的携带下在气液混合仓6内与液体充分混合，混合液在仓内动能逐步转化为势能，克服出口压力进入磁化室7。在磁化室7内，采用超强磁性材料钕铁硼将污水和活性污泥中的微生物磁化，从而改变其原有性能。气液混合物经磁场磁化后，磁致物理效应能使水的渗透压升高，有利于物质传递和微生物对氧的吸收利用；磁致化学效应可加快体系的酶氧化反应和自由基反应等；磁致生物效应则能诱导微生物的酶活性和酶合成，并促进微生物生长挂膜和新陈代谢，另外还可提高微生物细胞膜的通透性。因此微生物消耗水中溶解氧的速度加快，处理能力提高。
23.磁化室7的下部连接有叶轮推流器8，叶轮推流器8的外侧设置有集流罩9；叶轮推流器8可以将磁化后潜水电机5射流的纯氧向污水中推流，并同步实现旋转切割，氧气可以被高速旋转的叶轮切割成微小气泡（小于0.3 mm）后被高速甩出，剪切作用使射流边界形成旋涡和紊流，此区域气、液界面更新速度极快，污水与氧气接触充分，氧利用率也较高。集流罩9可以与叶轮推流器8共同作用，保障气体扩散的方向与范围，可形成螺旋状搅动延长气液接触时长，还可形成气浮提高处理能力。叶轮推流器8距离曝气池底的距离设置为0.3m-0.5m，产生直径小于0.3 mm的微气泡，曝气口设定在距离池底0.3m-0.5 m位置处，通过射流推进方式将微气泡射入到污泥后可同时搅起池底积泥，无死角形成，可以使池内气、液、泥充分接触，形成混合流体呈螺旋状缓慢上升，保证水体内do值达到2 mg/l-4 mg/l。
24.潜水电机5的上部连接有变径4，变径4为主体设备的灵活组成件，根据曝气池体积与气量需求得到潜水电机5功率与尺寸，若潜水电机5与支撑管3之间存在尺寸差距，无法适配法兰接口，则需增加变径4，增加适配性。
25.支撑管3的底部连接有设备底座10，支撑管3与设备底座10之间设置有不锈钢法兰，设备底座10通过不锈钢法兰与支撑管3相连接，以保障水下作业；支撑管3作为主体设备的支撑，支撑管3的上端与钢架结构1相连，置于曝气池水面，支撑管3的下端贯穿各结构直至设备底座10，支撑管3可以将所有结构件置于同一纵轴，保障设备主体在曝气池内稳定性。
26.本发明的工作原理：利用叶轮推流器8的叶轮螺旋搅拌在水下产生负压高效引入氧气，可在至多-10米的水下正常运行，充氧效率可达80%，将纯氧由充氧管2充入水体后，可产生直径小于0.3 mm的微气泡，曝气口设定在距离池底0.5 m位置处，通过射流推进方式将微气泡射入到污泥后可同时搅起池底积泥，无死角形成，可以使池内气、液、泥充分接触，形成混合流体呈螺旋状缓慢上升，保证水体内do值达到2 mg/l-4 mg/l，利用磁化作用可增加氧转移效率和污泥活性，大大提高氧利用率，保证好氧微生物在溶解氧充足的环境中高效分解有机物。与盘（管）式曝气器相比，可提高好氧生化池25-50%的处理能力，节能40%以上，维护保障操作简单，运行稳定无衰减。
27.本发明的有益效果在于：保证水体内do值达到2mg/l-4 mg/l，利用磁化作用可增加氧转移效率和污泥活性，提高氧利用率，保证好氧微生物在溶解氧充足的环境中高效分解有机物；与盘（管）式曝气器相比，可提高好氧生化池25-50%的处理能力，节能40%以上，维护保障操作简单，运行稳定无衰减；曝气效率高、曝气范围大、曝气更均匀，采用合理的材料和结构，坚固、耐磨、抗腐蚀，使用寿命可达8年，为曝气盘（管）两倍以上，且无需清池检修更换，提高污水处理厂生化池内稳定性，操作更加安全。
28.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种纯氧扩散设备，包括：钢架结构，其特征在于，钢架结构的下部连接有支撑管，支撑管的中部设置有潜水电机，潜水电机的下部连接有气液混合仓，气液混合仓的下部连接有磁化室，气液混合仓上连接有充氧管，充氧管的一端与气液混合仓的进气口相连接，充氧管的另一端与钢架结构相连接。2.根据权利要求1所述的纯氧扩散设备，其特征在于，磁化室的下部连接有叶轮推流器，叶轮推流器的外侧设置有集流罩。3.根据权利要求1所述的纯氧扩散设备，其特征在于，潜水电机的上部连接有变径。4.根据权利要求1所述的纯氧扩散设备，其特征在于，支撑管的底部连接有设备底座。5.根据权利要求4所述的纯氧扩散设备，其特征在于，支撑管与设备底座之间设置有不锈钢法兰，设备底座通过不锈钢法兰与支撑管相连接。6.根据权利要求2所述的纯氧扩散设备，其特征在于，叶轮推流器距离曝气池底的距离设置为0.3m-0.5m。7. 根据权利要求1所述的纯氧扩散设备，其特征在于，充氧管的充氧量设置为25kgo2/h-50 kgo2/h。8.根据权利要求1所述的纯氧扩散设备，其特征在于，充氧管设置为硅胶材质软管。

技术总结
一种纯氧扩散设备，涉及污水处理技术领域，解决了污水处理厂用的纯氧扩散器曝气效率下降、曝气不均匀和曝气范围小的问题，包括：钢架结构，钢架结构的下部连接有支撑管，支撑管的中部设置有潜水电机，潜水电机的下部连接有气液混合仓，气液混合仓的下部连接有磁化室，气液混合仓上连接有充氧管，充氧管的一端与气液混合仓的进气口相连接，充氧管的另一端与钢架结构相连接；曝气效率高、曝气范围大、曝气更均匀，采用合理的材料和结构，坚固、耐磨、抗腐蚀，使用寿命可达8年，为曝气盘（管）两倍以上，且无需清池检修更换，提高污水处理厂生化池内稳定性，操作更加安全。操作更加安全。操作更加安全。


技术研发人员：许崇庆 邵宇婷 周兴路 闫桂焕 回晓洋 单宝琦
受保护的技术使用者：山东维耘环境科技有限公司
技术研发日：2023.08.29
技术公布日：2023/10/8