专利名称：用于污水处理的曝气管及曝气装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种曝气设备；更具体地，本实用新型涉及一种用于污水处理的曝气管及其含有所述曝气管的曝气装置。
背景技术：
曝气设备大量地用于水产养殖、污水处理、化工生产、食品生产等许多领域。曝气设备主要通过在曝气管(或气体分布器)上设置曝气孔来将气体(如氧气或空气)分布于液体中，从而为微生物或其它生物(如水生动物或植物)提供所需的气体。
现有技术中，曝气设备主要分为鼓风曝气和机械曝气设备两大类。鼓风曝气系统是由进风空气过滤器、鼓风机、空气输配管系统和浸没于混合液下的空气扩散器组成。扩散器是鼓风曝气系统的关键部件，根据分散气泡的大小，扩散器通常又可分为几种类型(1)微气泡扩散器(包括多孔性刚性材料和柔性膜材料两种，有管式、盘式等；(2)小气泡扩散器(多孔材料制成的扩散板或扩散管)；(3)中气泡扩散器(穿孔管或莎纶管)；(4)大气泡扩散器(支管曝气)；(5)剪切分散空气扩散器(倒盆式、固定螺旋式、射流式、水下空气扩散器等)。机械曝气通常是通过安装于池面的表面曝气器来实现，根据传动轴的安装方向，可分为竖轴式和卧轴式两类。
目前传统采用的曝气设备存在着氧利用效率低、一次性投资大、运行费用高、噪声大的问题；并且曝气设备还普遍存在易于被微生物或污泥等杂质堵塞等问题，特别是当用于污水处理时。
现有的一种曝气软管系统(专利公开号CN 2714554)，该曝气设备管壁上垂直设置有至少两个微孔，微孔的长度大于宽度，微孔间隔均匀排列；管体表面的纳米层状银系无机抗菌涂层可使管体表面光滑，不易固着生物膜。但是该中曝气软管可伸缩性差；且尽管通过管体表面的改良一定程度地减少了曝气微孔被堵塞的情况，但未完全克服这一问题，特别是在使用较长的时间后，仍然会在管内积聚污泥等杂质。
现有的另一种曝气系统(专利公开号CN101125708)，为一种斜微孔曝气软管，其曝气微孔与管壁表面成非垂直的倾斜状态。但是其尽管通过对管体上曝气孔方向的改变一定程度地减少了曝气微孔被堵塞的情况，但未完全克服这一问题，特别是在使用较长的时间后，仍然会在管内积聚污泥等杂质。
因此，目前本领域迫切需要开发气体传递效率高且不易于被堵塞的改良的曝气装置。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种气体传递效率高且不易于被堵塞的改良的曝气管。
本实用新型的目的还在于提供一种包含所述曝气管的曝气装置。
在本实用新型的第一方面，一种用于向液体中分布气体的曝气管，其特征在于，曝气管的管体包括曝气孔区和非曝气孔区； 所述的曝气孔区位于管体横截面圆心角180°-300°位置的管壁；所述的曝气孔区分布有多个贯穿管体壁的曝气孔； 所述的非曝气孔区位于管体上除曝气区以外的管壁。
在一个具体实施方式
中，所述的曝气孔区位于管体横截面圆心角240°-300°位置的管壁。
更优选的，所述的曝气孔区位于管体横截面圆心角265°-275°位置的管壁。最优选的，所述的曝气孔区位于管体横截面圆心角270°位置的管壁。
在一个具体实施方式
中，所述的曝气孔在管体的管壁上的开孔方向为与该曝气孔开孔位置的切线方向呈90°角。
在一个具体实施方式
中，所述的曝气孔在管体的管壁上的开孔方向为与该曝气孔开孔位置的切线方向呈60-85°角。
在一个具体实施方式
中，曝气管的管体的直径为50-100mm。
在另一优选例中，曝气管的管体的直径为60-90mm；更佳地为65-80mm。
在一个具体实施方式
中，曝气孔的直径为0.1-1.5mm。
在另一优选例中，所述的曝气孔的直径为0.2-1mm；更佳地为0.3-0.8mm。
在一个具体实施方式
中，曝气孔在管体上的密度为每米管体3000-10000个。
在另一优选例中，曝气孔在管体上的密度为每米管体4500-8000个；更佳地为5500-7000个。
在一个具体实施方式
中，所述的曝气管是曝气软管。
在另一优选例中，所述的曝气软管为塑料材质曝气软管。
本发明另一方面提供一种曝气装置，所述的曝气装置包括干管和曝气管，所述的干管包括至少一个进气口和多个出气口；所述的进气口与气体输送装置相连接，所述的出气口与至少一条曝气管的进气端连接，曝气管的尾端封闭； 所述的曝气管的管体包括曝气孔区和非曝气孔区，所述的曝气孔区位于管体横截面圆心角180°-300°位置的管壁；所述的曝气孔区分布有多个贯穿管体壁的曝气孔；所述的非曝气孔区位于管体上除曝气区以外的管壁。
在另一优选例中，安装时，管体上曝气孔区位于近地侧。
在另一优选例中，所述的气体输送装置是鼓风机。
在一个具体实施方式
中，所述的干管的出气口上设置有阀门。
本实用新型的优点在于 (1)本实用新型所述的曝气管气体传递效率高且不易于被微生物或其它杂质堵塞，可有效地减少等单位面积下曝气设备数量，节省安装和运行的成本。
(2)本实用新型的曝气装置可广泛地用于多种需要布气的领域，特别是用于基于短程硝化反硝化微生物处理技术的污水处理，为微生物提供代谢反应所需要的氧，使微生物处于一个相对稳定的环境中而活性更高，大大提高微生物降解能力，有效提高污泥浓度，提高单位面积处理负荷，减少占地面积，减少建设投资，具有广泛的产业性利用价值。
图1A显示了曝气管管体的结构示意图。
图1B显示了曝气管管体沿X-Y向切割的横截面的示意图。
图2显示了本实用新型的一种曝气装置的俯视图。
图中各标记说明如下 1.管体；11.曝气管的进气端；12.曝气管的尾端；2.曝气孔；3.圆心角；4.干管；41.干管的进气口；42.干管出气口；43.阀门；5.非曝气孔区；6.曝气孔区。
具体实施方式
本设计人经过深入的研究，开发了一种改良的曝气管，所述的曝气管的气体传递效率高且不易于被微生物或其它杂质堵塞，可有效地减少等单位面积下曝气设备数量，节省安装和运行的成本。在此基础上完成了本实用新型。
如本文所用，所述的“曝气管”是指用于向液体(例如水，特别是需要处理的污水)中分布气体的管道。所述的曝气管例如可以为微生物提供氧以使微生物降解污水中的污染物质。
如本文所用，所述的“气体”包括各种需要通过曝气管分布在液体中的气体，包括但不限于空气、氧气等。
如本文所用，所述的“污水处理”是指为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求而进行净化的过程。一般可分为物理化学处理和生物处理两种。
如本文所用，所述的“污泥”或“活性污泥”具有本领域的常规定义，也即是指含有各种微生物、有机物和无机物胶体、悬浮物的结构复杂的肉眼可见的绒絮状微生物共生体。所述污泥具有吸附能力和降解能力，可以吸附和降解很多的污染物，可以达到处理和净化污水的目的。
曝气管 现有技术中，在利用曝气管进行污水处理时，如果在曝气管的所有管壁上均设置曝气孔，曝气管在运行时易于被固体堵塞物(如污泥或其它杂质)所堵塞，导致曝气管使用时间缩短或需要定时清空固体堵塞物，并且导致气体传递的效率显著下降。经过反复分析和研究，本设计人发现，当曝气管置于污水中时，因重力的作用污泥或其它杂质易于沉积在曝气管管体上侧约1/4的弧面上，而曝气管的两侧弧面以及曝气管的下侧弧面则不易于沉积污泥或其它杂质。因此，在曝气管管体的上侧弧面上不设置曝气孔，在曝气管管体非上侧弧面的其它表面上设置曝气孔，有利于阻止固体堵塞物的沉积以及进入到曝气管中，从而有效地起到防止曝气管被堵塞的作用。
此外，由于一般情况下气体的密度远远小于液体的密度，气体在被排出曝气孔后会有一个上升的过程，而在曝气管管体非上侧弧面的其它表面上设置曝气孔，有利于减缓气体上升的过程，有效增加气体与液体的接触时间，从而显著地提高气体传递的效率。
因此，本实用新型提供一种用于向液体中分布气体的曝气管，曝气管的管体包括曝气孔区和非曝气孔区，所述的曝气孔区位于管体横截面圆心角180°-300°位置的管壁(即管体的1/2～5/6区域为曝气孔区)；所述的曝气孔区分布有多个贯穿管体壁的曝气孔；所述的非曝气孔区位于管体上除曝气区以外的管壁。较佳地，所述的曝气孔区(6)位于管体(1)横截面圆心角(3)240°-300°位置的管壁(即管体的2/3～5/6区域为曝气孔区)。更佳的，所述的曝气孔区(6)位于管体(1)横截面圆心角(3)265°-275°位置的管壁。最佳的，所述的曝气孔区(6)位于管体(1)横截面圆心角(3)270°位置的管壁(即管体的3/4区域为曝气孔区)；也即，所述的曝气管是270°开孔的。
制备所述的曝气管的材料可以是橡胶、塑料、金属等，作为本实用新型的优选方式，制备所述曝气管的材料是塑料。更优选的，所述的曝气管是一种曝气软管，由聚氨酯型塑料制备，该种材料具有较好的伸缩性和抗拉性，且获得的曝气软管表面光滑，可通过对曝气软管内部供气开停而使管壁产生瞬时的膨胀与压缩，使附着在管壁上的活性污泥去除。在曝气管上打孔可以采用本领域已知的各种技术，较佳地，采用激光开孔方式，具有开孔小，开孔密度大的优点，从而可以实现大面积均匀布气。
所述的曝气孔在管体的管壁上的开孔方向可以是垂直开孔或者是倾斜开孔。作为本实用新型的一种优选方式，所述的曝气孔在管体的管壁上的开孔方向为与该曝气孔开孔位置的切线方向呈90°角。作为本实用新型的另一优选方式，所述的曝气孔在管体的管壁上是倾斜开孔的，开孔方向为与该曝气孔开孔位置的切线方向呈60-85°角；更佳地为70-80°角。更优选地，采用其上进行倾斜开孔曝气软管，且软管在安装时略微拉伸，拉伸方向与微孔的开孔方向一致，倾斜开孔的曝气孔使软管在停止曝气时微孔的自闭性能提高，从而增加曝气软管的抗阻塞性；而在进行曝气时，由于气流的压力而使得微孔张开。
曝气管上通常设置小而密集的曝气孔有利于提高曝气的效率。作为本实用新型的优选方式，曝气孔(2)的直径为0.1-1.5mm。更佳地，所述的曝气孔的直径为0.2-1mm；更佳地为0.3-0.8mm。所述的曝气孔在曝气管管体上的密度可以根据需要曝气的场所的规模及其气体需要量而定。作为本实用新型的优选方式，曝气孔在管体上的密度为每米管体3000-10000个；较佳地为每米管体4500-8000个；更佳地为5500-7000个。所述的曝气孔大小和密度可以使得曝气时产生大量的微细小气泡，总表面积更大，上升速度缓慢，与水接触时间更长，从而增加了氧的传递率，可以实现大面积均匀曝气。
曝气管管体的大小及长短没有特别的限制，一般可根据需要曝气的场所的规模及其气体需要量而定。作为本实用新型的优选方式，所述的曝气管的管体的直径为50-100mm。更优选地，曝气管的管体的直径为60-90mm；最优选地为65-80mm。
曝气装置 本实用新型还提供一种曝气装置，所述的曝气装置包括位于同一水平面上的干管和所述的曝气管，所述的干管包括至少一个进气口和多个出气口；所述的进气口与气体输送装置相连接，所述的出气口与至少一条曝气管的进气端连接，曝气管的另一端封闭。
干管上的一个出气口可以向一条或多条曝气管输送气体，当需要向多条曝气管输送气体时，优选地在出气口上设置三通或多通装置。优选地，一个出气口向1-2条曝气管输送气体。
作为本实用新型的优选方式，所述的干管的出气口上设置有阀门。所述的阀门用于在曝气时调节各曝气管的曝气量。曝气量可以采用本领域已知的技术进行测定；也可以通过目测观察曝气量。
所述的曝气装置在安装或使用时，曝气管上曝气孔区位于近地侧，而非曝气孔区位于远地侧，从而可有效避免固体杂质沉积以及堵塞曝气孔。
当需要控制在液体的各个区域中较为均匀的曝气量，在安装和使用时，控制曝气管前后处于同一水平面上，使得气体延伸阻力小，气体在曝气管内压力均匀，整个曝气管的曝气量均匀。
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本实用新型中。
实施例1.曝气管 一种曝气管，如图1所示，一种曝气软管，管体1由曝气孔区6和非曝气孔区5组成，所述的曝气孔区6位于管体1横截面圆心角3270°位置的管壁(即管体的3/4区域为曝气孔区)；所述的曝气孔区6分布有多个贯穿管体壁的曝气孔2；所述的非曝气孔区5位于管体1上除曝气区以外的管壁，非曝气孔区5内不设置曝气孔。曝气管的各项参数如表1所示。
表1 上述曝气管的各项性能参数如表2所示。
表2 实施例2.曝气装置 一种曝气装置，如图2所示，包括干管4和实施例1所述的曝气管，所述的干管4包括一个进气口41和多个出气口42。所述的进气口41与鼓风机相连，由鼓风机向近气口送入空气。每一个出气口42与一条曝气管的进气端11连接，曝气管的另一端12封闭。在出气口42上还设置阀门43，可调节出气口的气体输送量。
在安装所述的曝气装置时，将曝气管的曝气孔区6设置在近低侧，而非曝气孔区5设置于远地侧；并且使得曝气管管体前后处于同一水平面上。
在使用所述的曝气装置进行污水处理时，曝气装置安装于污水处理反应器的接近底部的位置。鼓风机从干管4的进气口41处将空气鼓入干管，通过干管4的出气口42将空气送入曝气管中，气体均匀分布于曝气管中并从曝气孔区6中被排出，在液体中形成上升的小气泡。气体在上升过程中与污水混合液充分接触，为混合液中的污泥(微生物)提供污水处理反应所需要的氧。
通过调节阀门43可控制每一曝气管中空气的量，使得大规模均匀曝气成为可能。
实施例3.曝气装置使用比较 曝气装置1本实用新型实施例2的曝气装置。
曝气装置2本实用新型实施例2的曝气装置，不同处仅在于使用的曝气管的管体所有区域为曝气孔区。
如实施例2所述的方法运行曝气装置1和曝气装置2，观察两种曝气装置的使用情况，结果曝气装置1在运行了一年后仍然可以高效地实施曝气，氧利用率为28％；曝气装置2在运行了一年半后没有发现曝气管出现堵塞情况，未堵塞的曝气管未出现曝气效率降低的情况，氧利用率仍为28％。
因此可见，本实用新型的曝气管以及曝气装置是一种不易于堵塞、气体传递效率高的曝气装置。
在本实用新型提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本实用新型的上述内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求1.一种用于污水处理的曝气管，其向液体中分布气体，其特征在于，曝气管的管体(1)包括曝气孔区(6)和非曝气孔区(5)；
所述的曝气孔区(6)位于管体(1)横截面圆心角(3)180°-300°位置的管壁；所述的曝气孔区(6)分布有多个贯穿管体壁的曝气孔(2)；
所述的非曝气孔区(5)位于管体(1)上除曝气区以外的管壁。
2.如权利要求1所述的曝气管，其特征在于，所述的曝气孔区(6)位于管体(1)横截面圆心角(3)240°-300°位置的管壁。
3.如权利要求1所述的曝气管，其特征在于，所述的曝气孔(2)在管体(1)的管壁上的开孔方向为与该曝气孔(2)开孔位置的切线方向呈90°角。
4.如权利要求1所述的曝气管，其特征在于，所述的曝气孔(2)在管体(1)的管壁上的开孔方向为与该曝气孔(2)开孔位置的切线方向呈60-85°角。
5.如权利要求1所述的曝气管，其特征在于，曝气管的管体(1)的直径为50-100mm。
6.如权利要求1所述的曝气管，其特征在于，曝气孔(2)的直径为0.1-1.5mm。
7.如权利要求1所述的曝气管，其特征在于，曝气孔(2)在管体(1)上的密度为每米管体3000-10000个。
8.如权利要求1所述的曝气管，其特征在于，所述的曝气管是曝气软管。
9.一种曝气装置，其特征在于，所述的曝气装置包括干管(4)和曝气管，所述的干管(4)包括至少一个进气口(41)和多个出气口(42)；所述的进气口(41)与气体输送装置相连接，所述的出气口(42)与至少一条曝气管的进气端(11)连接，曝气管的尾端(12)封闭；
所述的曝气管的管体(1)包括曝气孔区(6)和非曝气孔区(5)，所述的曝气孔区(6)位于管体(1)横截面圆心角(3)180°-300°位置的管壁；所述的曝气孔区(6)分布有多个贯穿管体壁的曝气孔(2)；所述的非曝气孔区(5)位于管体(1)上除曝气区以外的管壁。
10.如权利要求9所述的曝气装置，其特征在于，所述的干管(4)的出气口(42)上设置有阀门(43)。
专利摘要本实用新型涉及用于污水处理的曝气管及曝气装置，公开了一种曝气管，所述曝气管的管体包括曝气孔区和非曝气孔区，所述的曝气孔区位于管体横截面圆心角180°-300°位置的管壁；所述的曝气孔区分布有多个贯穿管体壁的曝气孔；所述的非曝气孔区位于管体上除曝气区以外的管壁。本实用新型还公开了含有所述曝气管的曝气装置。
文档编号C02F3/02GK201436285SQ20092007807
公开日2010年4月7日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者仝明, 陈昕, 林大泉, 亢万忠 申请人:中国石化集团宁波工程有限公司;中国石化集团宁波技术研究院