专利名称：倒伞曝气机的制作方法
技术领域：
本发明是对污水处理例如Carrousel氧化沟用表面曝气设备_ 一倒伞曝 气机的改进，尤其涉及一种可以较大幅度高充氧能力的鼓风充氧混合型倒 伞曝气机。
背景技术：
Carrousel氧化沟作为城市污水处理工艺之一，其特定的沟型，通常采 用竖轴式形状像一把倒开着的伞一一倒伞型表面曝气机，作为推流、混合 及充氧机械，同时承担推流、混合、充氧功能。其充氧是利用流体力学中 旋转液体真空抽吸原理，和高速流动液体巻吸作用，靠叶轮上若干个叶片 刮水推流产生旋流，裹挟空气向水中充氧。由于仅靠叶轮高速旋转产生旋 流对液面上部空气抽吸、巻吸，不仅挟裹空气量有限，而且空气和水只是 在水浅表面混合，推流旋转水流撞击气泡碎裂，气泡大小不均，无法达到 细气泡效果，部分大气泡极易从水面溢出，因此这种表面浅层充氧，当表 面溶氧达到一定值后很难再提高，实际充氧效果不高，无法达到转碟等表 曝机的充氧能力。其次，如果仅是推流只需满足一定转速即可，但为同时 提高充氧能力，则必须加大转速，以形成更强大的对空气抽吸、巻吸裹挟 能力，这样必须增加转速，从而需增大电机功率，即使在推流满足条件下 也仍需保持高的转速，以满足充氧要求，造成所需电机功率较大。标准 Carrousel氧化沟通常配备45kw电机，为提高充氧能力需提高至55kw，而 Carrouse12000型氧化沟，其倒伞型表面曝气机叶轮直径①3500mm至O 3750mm，配备电机功率介于90kw至160kw。大的运行功率，整体动力效 率较低，能源消耗过大，并且充氧一般只能达到1.6-2.4kg02/kwh，最高也 只能达到2.5-2.6kg02/kwh。虽然人们对倒伞曝气机在伞形结构、伞形材质、 转速方面等做了大量改进，并也能提高一些充氧能力和溶氧量，但由于充 氧仍然是"叶片旋转产生旋流抽吸、巻吸挟裹空气"方式，以及溶氧仅在 水体浅表面，因此实际真正提高充氧能力有限。此外，倒伞曝气机的高速 旋转，还易造成水体流向紊乱，也会影响处理效果。
中国专利CN1657445公开的倒伞型复合叶轮表面曝气机，通过在叶轮 骨架支承面以上的锥体外凸面上呈辐射状均布有气液混合管，气液混合管内端入口处的叶轮体上设有吸气通孔，叶片上端面和下端面呈齿状结构。 通过叶轮高速旋转，叶轮锥体压着水面，水从气液混合管通过离心力甩出 去，使气液混合管内端同时成为负压区，空气从气液混合管内端叶轮体负 压吸气进入气液混合管，水气在气液混合管内混合被连续甩出，以提高充 氧能力。然而由于实际充氧仍然为搅动水流"抽吸、巻吸挟裹"，虽然设 置有带吸气孔的气液混合管，由于是在水下，实际靠负压吸入空气量仍然 有限，所以实际提高充氧能力仍然有限。另外，设置在伞面上气液混合管 内无压力，在停机或转速较低情况下，污水中污泥容易进入堵塞气液混合 管，造成其功能丧失，所以实际增加效果作用不大。
中国专利CN101125709公开的新型倒伞型叶轮，通过在相邻叶片间以 若干阶梯形幅板连接，从而形成百页窗结构，通过工作高速旋转产生吸气 提升力，其解决的是氧化沟内污泥沉淀问题，对提高充氧基本无作用。
因此现有倒伞曝气机，虽然各有不同改进，但并没有改变实际充氧原 理，充氧仍仅是依靠旋流产生负压裹挟空气，并且为表面浅层混合溶氧， 当表面溶氧达到一定值后很难再提高，充氧效率低下局面没有得到本质改 变，曝气效果不是很好，动力充氧效率低，例如在面积较大的曝气池里， 需安装多台且不同方向同时推流曝气才能满足充氧要求，处理能耗较高， 为倒伞曝气机长期以没有得到有效解决的技术难题。因此仍有值得改进的 地方。
发明内容
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种能够改变充氧方 式，且在基本不增加动力下，可以较大幅度提高充氧能力的倒伞曝气机。
本发明目的实现，主要改进是使将倒伞曝气机旋转主轴，由原来的实 心改为中空结构，通过向中空轴注入空气，向水中强制注气，注入空气经 倒伞机叶片的切割、混合，成为细小气泡，从而大大提高了充氧量和水体 深层充氧，以及溶解氧浓度，克服了现有技术的不足，实现本发明目的。 具体说，本发明倒伞曝气机，包括转轴和固定在转轴上的倒伞叶片，其特 征在于转轴呈中空结构，至少未端区通过布气管或微孔曝气器向水中曝气。 本发明所说
至少未端区向水中曝气，可以包括转轴未端曝气，还可以在中空转轴水 中部分的轴向表面开有曝气孔，同时向水中曝气。未端向水中曝气， 一种 较好方式为在倒伞曝气机未端连接有若干放射状分布的曝气管，以增加曝
4气面积和均匀曝气，以及降低注气阻力，降低注气动力。
此外，为进一步提高注入空气的溶氧能力，防止气泡过大容易上浮溢 出水面，降低溶氧效果， 一种更好为使倒伞叶片上边或上下二边加工成锯 齿结构，以及还可以在布气管径向外设置锯齿环，叶片两面设置若干相间 锯齿条等方式，通过高速旋转的锯齿对气泡切割，提高注入水体中空气破 碎程度，产生类似微孔曝气的微细气泡效应，进一步提高注入空气在水中 的溶解能力。此外，锯齿结构还具有对水流的整流、稳流功能，有利于改 善曝气池或氧化沟内水流流态，从而提高处理效果。
此外，对于一些深度较深的曝气池或沟型较深的氧化沟，还可以加长 下伸中空主轴，下伸部分表面有曝气孔和/或轴向有一或若干层曝气管、或 微孔曝气器，增加深度充氧。
本发明倒伞曝气机，相对于现有技术倒伞曝气机，由于将倒伞曝气机 旋转主轴改为中空轴，利用空心轴作为气源通入管道，向水中注入空气进 行充氧，使得倒伞曝气机，既有旋转产生旋流的裹挟空气充氧，并且向水 中充氧更多来自强制注入空气充氧，注入空气经叶轮旋转对通入水中气泡 进行切割、搅拌，尤其是锯齿切割使得气泡更细，成为类似微孔曝气的微 细气泡，充氧效果可以基本接近底曝效果，从而大大提高了充氧量和水体 深层充氧，以及实际溶解氧浓度。由于充氧主要依靠通过中空轴向水中注 入空气，因此在配置动力时，可以只需考虑推流、混合，这样可以降低电
机功率，小试比较通常可以减小功率约10-20%，而向水中注入空气只需增 加一低压鼓风机例如5千瓦，使得在基本保持相同电机功率下，较大提高 了充氧能力，充氧量至少可以增加20-50%,提升了好氧例如氧化沟处理的 处理效能。此外，由于采用以注气充氧为主，因而使倒伞曝气机能够适应 深水型氧化沟和好氧池，这是现有倒伞曝气机所不能达到的。再就是，根 据处理水情况，倒伞曝气机工作能够满足处理溶氧要求，可以停开鼓风机， 也降低运行能耗。注气风机还可以通过变频控制，根据需要调节气量，也 能节省能耗。由于充氧效率提高，还使得在卡鲁塞尔氧化沟可以减少倒伞 曝气机开启台数，也能降低运行能耗。叶片上切割剧齿，不仅具有切割气 泡作用，而且还具有整流、稳流功能，能够改善氧化沟内水流流态，从而 提高处理效果。布气支管设置于倒伞曝气机背面，以及布气管内有气压， 有效避免了污泥可能造成的堵塞，rt保长期运行有效。本发明倒伞曝气机， 由于改变了充氧方式，从而解决了倒伞曝气机以高能耗来提高充氧问题技
5术难题，本质上提高了充氧能力，而且总体造价并未增加，在造价、施工、 运行上更具优势。
以下结合三个优化具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明， 但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术 方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定， 一些在技术人员看来， 不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术 效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。
图1为本发明第一实施例结构示意图。
图2为图1倒伞叶轮放大结构示意。 图3为图2仰视结构示意图。 图4为图2A部放大结构示意图。 图5为本发明另一实施例倒伞叶轮结构示意图。 图6为另一种布气方式示意图。
具体实施例方式
实施例1:参见图1-4，本发明倒伞曝气机，包括驱动电机1和减速装 置3,减速装置输出轴及倒伞叶轮6的转轴5为空心惯通轴，上端口2通过 活接输入压縮空气，整个曝气机呈竖向搁實在安装座4上。倒伞叶轮6环 锥面上幅射状相间分布的各叶片下端为锯齿边7，各叶片两面上有相间的锯 齿条8，最前端有倒伞形布气锥9，伞面上分布有若干与中空轴连通的曝气 管12，其上开有曝气微孔，外圈有锯齿环IO，布气管间还相间分布有若干 幅射状锯齿条ll。
曝气机旋转工作时，低压鼓风机通过活接、中空轴上端口2，将空气通 过倒伞曝气机中空轴注入，注入空气经中空轴、及连接的辐射状分布的曝 气管12向水中曝气。气泡经倒伞曝气机6的叶片、叶片底边锯齿7、侧面 锯齿条8、底部倒伞面上的锯齿条11及环齿10的，不断反复切割形成细小 微气泡(相当于底曝气)，从而提高了向水中充氧能力、溶氧效率。
实施例2:参见图5，如实施例1，倒伞叶轮6中空转轴5向下延伸例 如加长lm，未端有另一个相间倒伞形布气锥13，伞面上如例1分布有曝气 管、锯齿环、锯齿条，可进一步提高深度充氧，此结构特别适用于深沟形 氧化沟或曝气池。
实施例3:参见图6，如前述，倒伞形布气锥上相间辐射状分布的曝气
6管14呈弯曲弧形。
对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够 从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术 人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以 及特征间的相互不同组合，例如倒伞上各叶片上下两面均有锯齿，仅倒伞 叶轮转轴中空(减速机轴非中空)，空气通过侧面由转动活接通入，底部曝气 管形式的改变例如采用曝气头，省略倒伞曝气机叶片上锯齿(效果稍有降 低)，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现与上述实施例基本 相同功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。
为描述上的方便，本发明所说布气管和曝气管为等义词。
权利要求
1、倒伞曝气机，包括转轴和固定在转轴上的倒伞叶片，其特征在于转轴呈中空结构，至少未端区通过布气管或微孔曝气器向水中曝气。
2、 根据权利要求1所述倒伞曝气机，其特征在于倒伞曝气机未端连接有若干放射状分布的曝气管。
3、 根据权利要求2所述倒伞曝气机，其特征在于曝气孔管径向外有锯齿环。
4、 根据权利要求l、 2或3所述倒伞曝气机，其特征在于倒伞叶片上边或上下二边呈锯齿状。
5、 根据权利要求4所述倒伞曝气机，其特征在于倒伞叶片两面上有若干相间锯齿条。
6、 根据权利要求l、 2或3所述倒伞曝气机，其特征在于倒伞曝气机中空轴下伸加长，下伸部分表面有曝气孔和/或轴向有一或若干层曝气管、或微孔曝气器。
7、 根据权利要求4所述倒伞曝气机，其特征在于倒伞曝气机中空轴下伸加长，下伸部分表面有曝气孔和/或轴向有一或若干层曝气管、或微孔曝气器。
8、 根据权利要求l、 2、 3、 5或7所述倒伞曝气机，其特征在于与中空轴连通的若千放射状曝气管呈弯曲弧形。
全文摘要
本发明是对污水处理用表面曝气设备——倒伞曝气机的改进，其特征是转轴呈中空结构，至少未端区通过布气管或微孔曝气器向水中曝气。使得倒伞曝气机，既有旋转产生旋流的裹挟空气充氧，并且向水中充氧更多来自强制注入空气，注入空气经叶轮旋转对通入水中气泡进行搅拌、切割，尤其是锯齿切割使得气泡更细，成为微细气泡，从而大大提高了倒伞曝气机的充氧能力和溶氧浓度，以及水体深层充氧。
文档编号C02F3/16GK101624232SQ200910182090
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月22日 优先权日2009年7月22日
发明者凌建军, 凌美琴, 曹国中, 梁艳杰, 潘明霞, 微 蒋, 赵东霞 申请人:江苏凌志环保有限公司;无锡市联创市政工程设计有限公司;江苏凌志环保工程有限公司