水體增氧系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水體增氧系統(tǒng)，包括水泵、增氧泵和文丘里管，水泵的出口與文丘里管的進水口相連，增氧泵的出口與文丘里管的進氣口相連，文丘里管的出水口連接有造渦摻氣管，造渦摻氣管包括外管，外管的兩端分別為進液口和出液口，外管的內(nèi)壁上設(shè)有若干呈順時針螺旋布置的順時針導(dǎo)葉和若干呈逆時針螺旋布置的逆時針導(dǎo)葉，若干順時針導(dǎo)葉和若干逆時針導(dǎo)葉沿外管的軸線方向間隔交錯布置。該水體增氧系統(tǒng)具有體積小巧、造價低、增氧效率高、利于降低能耗等優(yōu)點。
【專利說明】
水體増氧系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及水體增氧設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水體增氧系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟快速發(fā)展和人口的急劇膨脹，環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。其中，水污染問題尤為突出，而在水污染中，最嚴(yán)重的問題是水體的富營養(yǎng)化。水體的富營養(yǎng)化導(dǎo)致了藻類的異常增殖，形成了人們常說的“水華”與“赤潮”，使水體變得惡臭難聞，透明度下降，且缺氧還會導(dǎo)致大量水生生物死亡，造成環(huán)境生態(tài)的惡性循環(huán)，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)崩塌。目前，在污染水體治理中主要采用工程措施，不僅投入大，且收效不顯著。并且，現(xiàn)有的水體摻氣增氧設(shè)備不僅增氧效果差，導(dǎo)致增氧效率和設(shè)備運行成本高，且均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、造價尚等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種體積小巧、造價低、增氧效率高、利于降低能耗的水體增氧系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種水體增氧系統(tǒng)，包括水栗、增氧栗和文丘里管，所述水栗的出口與文丘里管的進水口相連，所述增氧栗的出口與文丘里管的進氣口相連，所述文丘里管的出水口連接有造渦摻氣管，所述造渦摻氣管包括外管，所述外管的兩端分別為進液口和出液口，所述外管的內(nèi)壁上設(shè)有若干呈順時針螺旋布置的順時針導(dǎo)葉和若干呈逆時針螺旋布置的逆時針導(dǎo)葉，若干順時針導(dǎo)葉和若干逆時針導(dǎo)葉沿外管的軸線方向間隔交錯布置。
[0005]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述順時針導(dǎo)葉和逆時針導(dǎo)葉所對應(yīng)的圓心角均為150°?180°，且所述順時針導(dǎo)葉和逆時針導(dǎo)葉在與外管軸線垂直的平面上的投影對稱布置。
[0006]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，沿進液口到出液口的方向，順時針導(dǎo)葉和逆時針導(dǎo)葉在外管軸線方向上的厚度及在外管徑向方向上的寬度均逐漸增大。
[0007]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述順時針導(dǎo)葉和逆時針導(dǎo)葉的螺旋升角為15°?25。。
[0008]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述外管內(nèi)還裝設(shè)有兩層間隔布置的微孔網(wǎng)格，兩層微孔網(wǎng)格位于外管的出液口與最靠近出液口的順時針導(dǎo)葉或者逆時針導(dǎo)葉之間。
[0009]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述進液口設(shè)于外管的側(cè)壁上，且進液口的進液方向與外管的內(nèi)壁相切。
[0010]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述出液口為沿液體流出方向橫截面逐漸減小的錐形口。
[0011]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述造渦摻氣管的出液口通過管道連接有負(fù)壓噴嘴。
[0012]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述負(fù)壓噴嘴包括噴管，所述噴管的管腔設(shè)有沿液體流動方向依次相連的漸變過渡段和小孔徑段，所述小孔徑段的直徑小于管腔的直徑，所述漸變過渡段的孔徑沿液體流動方向逐漸減小，且漸變過渡段大徑端的直徑等于管腔的直徑，小徑端的直徑等于小孔徑段的直徑。
[0013]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述增氧栗和水栗的流量比為1:3?1:5。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明的水體增氧系統(tǒng)，采用水栗、增氧栗和文丘里管的結(jié)構(gòu)組合形成和輸出摻氣水流，使摻氣水流進入造渦摻氣管，摻氣水流通過造渦摻氣管的過程中，在順時針導(dǎo)葉和逆時針導(dǎo)葉的作用下反復(fù)交替形成順時針和逆時針渦流，在外管內(nèi)會產(chǎn)生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現(xiàn)象，可進一步碎化摻氣水流中的氣泡，形成大量微納米級氣泡，該水體增氧系統(tǒng)能夠大大提高氣泡微納米化的效果，從而顯著提高增氧效率，減少系統(tǒng)工作時間，降低能耗。
[0015]本發(fā)明的水體增氧系統(tǒng)體積小巧、造價低，對提高污染水體含氧量，增強水體中微生物活性，提高降解能力，提高水體的自身凈化能力和防止因為缺氧致使需氧生物死亡而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)潰崩具有十分重要的意義。其不僅可用于對污染水體的高效增氧，特別是河流斷面增氧站的高效增氧，而且也可用于漁業(yè)養(yǎng)殖的高效增氧，以及農(nóng)業(yè)增氧灌溉高效增氧。
【附圖說明】
[0016]圖1為水體增氧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為造渦摻氣管局部剖切后的立體結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0018]圖3為造渦摻氣管的主剖視結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0019]圖4為造渦摻氣管的側(cè)剖視結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0020]圖5為順時針導(dǎo)葉沿外管內(nèi)壁布置的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0021]圖6為微孔網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0022]圖7為負(fù)壓噴嘴的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0023]圖8為圖7中A—A剖視放大圖。
[0024]圖例說明:
1、水栗;2、增氧栗;3、文丘里管;4、負(fù)壓噴嘴;41、噴管;42、漸變過渡段;43、小孔徑段；
5、造渦摻氣管;51、外管;511、進液口； 512、出液口； 52、順時針導(dǎo)葉；53、逆時針導(dǎo)葉；54、微孔網(wǎng)格。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0026]如圖1至圖6所示，本實施例的水體增氧系統(tǒng)，包括水栗1、增氧栗2和文丘里管3，水栗I的出口通過管道與文丘里管3的進水口相連，增氧栗2的出口通過管道與文丘里管3的進氣口相連，該水栗1、增氧栗2、文丘里管3及其結(jié)構(gòu)組合為現(xiàn)有技術(shù)，其能夠形成和輸出摻氣水流。文丘里管3的出水口連接有造渦摻氣管5，造渦摻氣管5包括外管51，外管51的兩端分別為進液口 511和出液口 512，外管51的內(nèi)壁上設(shè)有若干繞外管51軸線呈順時針螺旋布置的順時針導(dǎo)葉52和若干繞外管51軸線呈逆時針螺旋布置的逆時針導(dǎo)葉53，若干順時針導(dǎo)葉52和若干逆時針導(dǎo)葉53沿外管51的軸線方向間隔交錯布置。從文丘里管3的出水口輸出的摻氣水流進入造渦摻氣管5，摻氣水流通過造渦摻氣管5的過程中，在順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53的作用下反復(fù)交替形成順時針和逆時針渦流，在外管51內(nèi)會產(chǎn)生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現(xiàn)象，可進一步碎化摻氣水流中的氣泡，形成大量微納米級氣泡，該水體增氧系統(tǒng)能夠大大提高氣泡微納米化的效果，顯著提高增氧效率，減少系統(tǒng)工作時間，降低能耗。且相比于傳統(tǒng)多級式增氧系統(tǒng)，造渦摻氣管5的結(jié)構(gòu)更為簡單、造價更低。
[0027]根據(jù)Stokes定律，氣泡在水中的上升速度與氣泡直徑的平方成正比，微納米氣泡水從水體底部緩緩排放，由于微納米氣泡在水體中與水的接觸面大，上浮流速慢，接觸時間長，因而氧的傳質(zhì)效率高，可迅速而高效地提高污染水體的含氧量，促進微生物活性，加速對污染物的降解速度，提高污染水體的自身進化能力。相比其他污水處理方式，采用本實施例的水體增氧系統(tǒng)進行增氧的效果明顯，且無二次污染。
[0028]上述順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53所對應(yīng)的圓心角α均為150°?180°，也即順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53各自螺旋旋繞的長度所對應(yīng)的圓心角α為150°?180°。順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53在與外管51軸線垂直的平面上的投影對稱布置
進一步的，外管51內(nèi)還裝設(shè)有兩層間隔布置的微孔網(wǎng)格54，兩層微孔網(wǎng)格54位于外管51的出液口 512與最靠近出液口 512的順時針導(dǎo)葉52或者逆時針導(dǎo)葉53之間，也即所有順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53均位于兩層微孔網(wǎng)格54的一側(cè)，微孔網(wǎng)格54為具有若干微孔的片狀網(wǎng)。摻氣水流經(jīng)過微孔網(wǎng)格54時形成負(fù)壓，能夠更進一步碎化氣泡，形成微納米級氣泡大量存在的水氣兩相混合體，即微納米氣泡水。在其他實施例中，微孔網(wǎng)格54還可設(shè)置三層以上，能使氣泡碎化效果更好。
[0029]本實施例中，進液口511設(shè)于外管51的側(cè)壁上，且進液口 511的進液方向與外管51的內(nèi)壁相切，有利于形成渦流。出液口512為沿液體流出方向橫截面逐漸減小的錐形口，有利于與排放管道的連接。
[0030]本實施例中，優(yōu)選的，順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53在外管51軸線方向上的厚度沿進液口 511到出液口 512的方向逐漸增大，從5mm逐漸增厚到10mm，順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53在外管51徑向方向上的寬度沿進液口 511到出液口 512的方向也逐漸增大。順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53的螺旋升角β為15?25°。該種形式的順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53能夠保證具有較好的摻氣效果。
[0031]本實施例中，造渦摻氣管5的出液口512通過軟管連接負(fù)壓噴嘴4，通過負(fù)壓噴嘴4將含微納米氣泡的水流排放到水體中，如圖7和圖8所示，負(fù)壓噴嘴4包括噴管41，噴管41的管腔設(shè)有沿液體流動方向依次相連的漸變過渡段42和小孔徑段43，小孔徑段43的直徑Rl小于管腔的直徑R2，優(yōu)選R2=3R1，小孔徑段43的直徑為L，L=1.5?2R1。漸變過渡段42的孔徑沿液體流動方向逐漸減小，且漸變過渡段42大徑端的直徑等于管腔的直徑，小徑端的直徑等于小孔徑段43的直徑。有研究表明，當(dāng)水體中的壓力低于負(fù)的一個標(biāo)準(zhǔn)壓強時，溶解在水中的空氣會從水中釋放出來，因此，通過負(fù)壓噴嘴4的負(fù)壓作用，可提高釋氣效率，進一步利于微納米氣泡的形成。本實施例中，增氧栗2和水栗I的流量比為1:3?1:5，該種流量比的摻氣效果最佳，使得經(jīng)過系統(tǒng)的微納米氣泡水含氧量高達8?9.5mg/L。如果比例過小，氣泡微納米化效果雖好，但是經(jīng)過系統(tǒng)的微納米氣泡水的含氧量效果欠佳，如果比例過大，雖然含氧量較高，但是氣泡微納米化效果欠佳。
[0032]本實施例水栗1、增氧栗2和文丘里管3組合的結(jié)構(gòu)組合在進行摻氣時，通過水栗I(采用潛水栗)抽水，使得進入文丘里管3的水流具有一定的流速，增氧栗2通過摻氣管道將空氣通入文丘里管3，文丘里管3通過減少過流斷面面積、提高流速、增壓加氣的摻氣原理使氣體以宏觀小氣泡存在，形成摻氣水流。
[0033]本實施例的水體增氧系統(tǒng)在用于污水等水體時，在水栗I的進水口設(shè)置雙層攔污柵。
[0034]經(jīng)實驗對水體增氧系統(tǒng)的增氧效果進行分析，用燒杯測定水樣澄清時間來評價增氧效果，試驗結(jié)果為:取造渦摻氣管5輸出的摻氣水體作為水樣，該水樣的澄清時間增加到
2.5-3.5分鐘。根據(jù)文獻資料，現(xiàn)有日本HONDAPUMPS的BUSP大型微納米氣泡栗，產(chǎn)生的微細(xì)氣泡直徑分布在Ium到50um，其微細(xì)氣泡混合液的氣泡懸浮時間為I分鐘。根據(jù)Stokes定律，氣泡在水體中的上升速度與氣泡直徑的平方成正比。以上表明本發(fā)明水體增氧系統(tǒng)產(chǎn)生的摻氣水流中含有大量直徑小于50um微小氣泡，其摻氣水流中微納米級氣泡的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有微納米氣泡栗產(chǎn)生的摻氣水流，通過檢測，經(jīng)過增氧系統(tǒng)之后的水體氧氣含量達到
8.5-9.5mg/L。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例。對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進和變換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種水體增氧系統(tǒng)，包括水栗(1)、增氧栗(2)和文丘里管(3)，所述水栗(I)的出口與文丘里管(3)的進水口相連，所述增氧栗(2)的出口與文丘里管(3)的進氣口相連，其特征在于:所述文丘里管(3)的出水口連接有造渦摻氣管(5)，所述造渦摻氣管(5)包括外管(51)，所述外管(51)的兩端分別為進液口(511)和出液口(512)，所述外管(51)的內(nèi)壁上設(shè)有若干呈順時針螺旋布置的順時針導(dǎo)葉(52)和若干呈逆時針螺旋布置的逆時針導(dǎo)葉(53)，若干順時針導(dǎo)葉(52)和若干逆時針導(dǎo)葉(53)沿外管(51)的軸線方向間隔交錯布置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述順時針導(dǎo)葉(52)和逆時針導(dǎo)葉(53)所對應(yīng)的圓心角均為150°?180°，且所述順時針導(dǎo)葉(52)和逆時針導(dǎo)葉(53)在與外管(51)軸線垂直的平面上的投影對稱布置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:沿進液口(511)到出液口( 512)的方向，順時針導(dǎo)葉(52)和逆時針導(dǎo)葉(53)在外管(51)軸線方向上的厚度及在外管(51)徑向方向上的寬度均逐漸增大。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述順時針導(dǎo)葉(52)和逆時針導(dǎo)葉(53)的螺旋升角為15°~25°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述外管(51)內(nèi)還裝設(shè)有兩層間隔布置的微孔網(wǎng)格(54)，兩層微孔網(wǎng)格(54)位于外管(51)的出液口(512)與最靠近出液口(512)的順時針導(dǎo)葉(52)或者逆時針導(dǎo)葉(53)之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述進液口(511)設(shè)于外管(51)的側(cè)壁上，且進液口( 511)的進液方向與外管(51)的內(nèi)壁相切。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述出液口(512)為沿液體流出方向橫截面逐漸減小的錐形口。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述造渦摻氣管(5)的出液口(512)通過管道連接有負(fù)壓噴嘴(4)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述負(fù)壓噴嘴(4)包括噴管(41)，所述噴管(41)的管腔設(shè)有沿液體流動方向依次相連的漸變過渡段(42)和小孔徑段(43)，所述小孔徑段(43)的直徑小于管腔的直徑，所述漸變過渡段(42)的孔徑沿液體流動方向逐漸減小，且漸變過渡段(42)大徑端的直徑等于管腔的直徑，小徑端的直徑等于小孔徑段(43)的直徑。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述增氧栗(2)和水栗(I)的流量比為1:3?1:5。
【文檔編號】C02F3/02GK105923745SQ201610480819
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】肖衛(wèi)華, 姚幫松, 裴毅, 張文萍, 張立成, 黃蔚, 仰孝恩, 夏文錦, 王躍潤
【申請人】湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)