一种太阳能驱动无泡曝气装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能驱动无泡曝气装置，包括浮板平衡装置，还包括设置在浮板平衡装置上的太阳能电板外罩，浮板平衡装置上还设置有加压气箱和空气泵，浮板平衡装置的底部设置有进水软管，进水软管内设置有无泡曝气膜，空气泵的出风口与加压气箱进气口连通，加压气箱的出气口与气管一端连通，气管另一端延伸至无泡曝气膜处，无泡曝气膜上方设置有吸水泵，吸水泵与设置在浮板平衡装置上的水射喷射水泵连接，水射喷射水泵与设置在浮板平衡装置上的喇叭口型扩散器连通。本实用新型结构简单，实用方便；消除有机物污染和黑臭；减少水体营养盐含量；消除藻类水华；改善水色及透明度；减少底泥内源污染。
【专利说明】—种太阳能驱动无泡曝气装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水体污染防治领域，更具体涉及一种太阳能驱动无泡曝气装置，适用于城市污水处理、工业废弃物处理、净化及循环利用。
【背景技术】
[0002]河道曝气复氧装置的供能仍以传统电力为主，这种供能方式不仅需要消耗常规电能，而且受到电网分布的限制，使得一些河道的曝气难以进行。本设计拟采用一种利用太阳能的河道光伏曝气装置，将光能转化为电能取代常规电网带动增氧气泵为河道曝气增氧，可以摆脱对电网的依赖并且达到节能环保的目的。
[0003]河道污染程度具有季节性，尤其是流动性较差的河道，夏天的黑臭现象尤为严重，因此要求夏季时增加曝气时间增加水体中溶氧量。太阳能发电也具有相同的季节性，夏天日照时间长，日照强度大，可供负载工作更长时间；将太阳能应用于河道曝气系统，与为河道曝气所需的能量在供需关系上具有类似的季节性，使此系统更为实用。太阳能曝气系统利用稳压器将太阳能电池与增氧气泵直接连接起来，节省了由于使用蓄电池的成本，减少了环境污染，集成度高，其内部自带的故障保护功能大大减少了外围电路设计，为系统的独立、安全地运行提供了保障。
[0004]传统的生物曝气系统采用鼓泡供氧方式，氧气传质效率较低，且当水体需氧量较高时，无法满足水体中各类生物及化学反应对02的需要，从而限制了水体自净系统的净化能力。近年来，业界中开发了一种新型的无泡曝气膜生物反应装置。该系统采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)作为氧传递介质和生物膜载体，在低于氧在水中的泡点压力情况下，实现氧气和营养基质从生物膜两侧向生物膜传递并在膜内反应消耗。此工艺可使氧的利用率接近100%,而传统曝气池氧的利用率一般只有5%-15%。同时，氧不会鼓泡将挥发性有机物随水带出，避免了二次污染。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种太阳能驱动无泡曝气装置。3周内可完全消除水体的黑臭现象，强化了底泥的生物氧化作用。与同类产品相比具有较大的处理面积。能显著提高水体透明度，有效降低水体中的C0D、TN、NH4+-N、TP浓度。不断更新表层水，使整个水体形成了高效率的氧气扩散和溶解机制，其水循环与流动产生较平稳的水力条件有利于微生物生长。
[0006]本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现:
[0007]一种太阳能驱动无泡曝气装置，包括浮板平衡装置，还包括设置在浮板平衡装置上的太阳能电板外罩，浮板平衡装置上还设置有加压气箱和空气泵，浮板平衡装置的底部设置有进水软管，进水软管内设置有无泡曝气膜，空气泵的出风口与加压气箱进气口连通，加压气箱的出气口与气管一端连通，气管另一端延伸至无泡曝气膜处，无泡曝气膜上方设置有吸水泵，吸水泵与设置在浮板平衡装置上的水射喷射水泵连接，水射喷射水泵与设置在浮板平衡装置上的喇叭口型扩散器连通。
[0008]如上所述的浮板平衡装置包括若干个空心浮筒，各个空心浮筒之间通过钢管架连接。
[0009]如上所述的钢管架为正六边形，，空心浮筒设置在钢管架的六个角和中心位置。
[0010]如上所述的无泡曝气膜悬挂在钢管架下方。
[0011]如上所述的无泡曝气膜为聚丙烯膜。
[0012]如上所述的加压气箱的进气口和出气口均设置有空气过滤器。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0014]1、结构简单，实用方便:溶解氧是水体净化的重要因素之一。溶解氧高，有利于对水体中各类污染物的降解，从而使水体较快得以净化；反之，溶解氧低，水体中污染物降解缓慢。太阳能曝气技术对改善水质的作用主要有以下几个方面。
[0015]2、消除有机物污染和黑臭:由于无泡曝气具有很高的氧气交换效率，能够提供更加充足的氧气，在丰富好氧微生物的条件下，有机物污染指标COD和BOD明显下降，黑臭现象消失。同时，水体底部的有机物降解所产生的甲烷、硫化氢等有毒和有害气体被去除。无气泡上升的搅拌作用不会翻搅底床污泥产生不必要的污泥污染。
[0016]3、减少水体营养盐含量:由于本设备曝气具有很强的氧气滞留性和扩散性，其上升作用弱，水体充氧后可有效抑制湖底厌氧菌的有机质分解过程，减少水底氮、磷营养盐的释放量。
[0017]4、消除藻类水华:具有较强的复氧功能，可提高水生动物的生存环境，从而抑制藻类的生长。
[0018]5、改善水色及透明度:被污染水体中的多种无机和有机悬浮物、活的浮游植物及死亡的残骸、大型水生植物碎屑、分解的有机体碎屑等是影响水色和透明度的主要物质。太阳能无泡曝气能够更加有效地促进水生生物的生长，从而减少了水中有机质，使水体透明度明显提高，改善水色。
[0019]6、减少底泥内源污染:曝气增氧后，河湖底质表层含氧量增加，好氧微生物活动趋强，通过微生物的代谢过程促进底泥有机污染物的降解，逐步形成无机化底质覆盖层，阻断内源污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的主视图；
[0021]图2为本实用新型的俯视图。
[0022]图中:1一太阳能电板外罩，2-1-空气泵，3-1-喇叭口型扩散器，3-2-水射喷射水泵，4 一进水口，5-1-空心浮筒，5-2-钢管架，6—进水软管，7-1-加压气箱，7_2_空气过滤器，7-3-无泡曝气膜，8-1-叶轮，8-2-变速箱。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。
[0024]实施例1
[0025]如图f图2所示，一种太阳能驱动无泡曝气装置，包括浮板平衡装置，还包括设置在浮板平衡装置上的太阳能电板外罩1，浮板平衡装置上还设置有加压气箱7-1和空气泵2-1，浮板平衡装置的底部设置有进水软管6，进水软管6内设置有无泡曝气膜7-3，空气泵2-1的出风口与加压气箱7-1进气口连通，加压气箱7-1的出气口与气管一端连通，气管另一端延伸至无泡曝气膜7-3处，无泡曝气膜7-3上方设置有吸水泵，吸水泵与设置在浮板平衡装置上的水射喷射水泵3-2连接，水射喷射水泵3-2与设置在浮板平衡装置上的喇叭口型扩散器3-1连通。浮板平衡装置包括若干个空心浮筒5-1，各个空心浮筒5-1之间通过钢管架5-2连接。钢管架5-2为正六边形，，空心浮筒5-1设置在钢管架5-2的六个角和中心位置。无泡曝气膜7-3悬挂在钢管架5-2下方。无泡曝气膜7-3为聚丙烯膜。加压气箱7-1的进气口和出气口均设置有空气过滤器7-2。
[0026]太阳能电板外罩1，为封闭结构，每个太阳能光伏电板均按照预定尺寸成型。驱动系统，采用集成控制电机系统，为太阳能直流无刷电机空气泵2-1，主要为加压气箱加气7-1，通过加压气箱7-1对无泡曝气膜7-3提供空气，运行稳定性强，无需频繁的维护更换；且体积小重量轻，安装方便。
[0027]分流扩散器，为低功率高能效水射喷射系统，能将进水软管6靠近水面部分已经被无泡曝气膜7-3处理过的富含溶解氧的高溶氧水扩散至整个太阳能驱动无泡曝气装置周边约半径20米左右水域范围，通常的接2?4个喷射水管，间歇工作。可根据复氧要求调控喷射时间。分流扩散器包括喇叭口型扩散器3-1和水射喷射水泵3-2。其工作原理是，由太阳能电板外罩供电的吸水泵，吸取复氧处理之后的水至水射喷射水泵。再由水射喷射水泵3-2将水加压喷射至喇叭口型扩散器3-1，水由喇叭口型扩散器3-1喷出太阳能曝气装置，在曝气装置周围水域形成大面积复氧区域。水由喇叭口型扩散器3-1可以是喇叭口型的喷射管。
[0028]浮板平衡装置，用以调整外壳重心，防止外壳翻覆。浮板平衡装置包括塑料材质空心浮筒5-1和钢管架5-2，钢管架5-2为正六边形结构，在钢管架5-2的正六边形每个角顶点和中心位置设置共7个空心浮筒5-1，塑料材质空心浮筒5-1用空心钢管架5-2相连。钢管架5-2之下可悬挂无泡曝气膜为聚丙烯材质憎水膜、进水软管6和吸水泵。
[0029]进水软管6，采用软管材质，悬挂于浮板平衡装置的钢管架5-2上，下水后浸没于水中。工作时通过吸水泵吸收水体水面下2-3米缺氧水，通过无泡曝气充氧系统复氧传送至分流扩散器。
[0030]无泡曝气充氧系统，以无泡曝气膜为材料，在不产生气泡的情况下将空气中的氧气交换至水中达到复氧目的。无泡曝气充氧系统包括加压气箱7-1、空气过滤器7-2和无泡曝气膜7-3(聚丙烯材质憎水膜)。加压气箱7-1由空气泵2-1供给空气并设置在钢管架5-2上，加压气箱7-1内保持恒定的气压，供气过程为防止空气中颗粒物进入无泡曝气膜7-3堵塞无泡曝气膜7-3的孔隙，在加压气箱7-1进气口和出气口均设置有空气过滤器7-2。加压气箱7-1通过气管将空气输送到无泡曝气膜7-3，无泡曝气膜7-3悬挂于设置在钢管架5-2之下，并位于进水软管6之内，工作时浸没于水中。安装时，进水软管6内设置多层无泡曝气膜7-3，每层无泡曝气膜7-3错开分布。无泡曝气膜7-3可在提供氧气交换的同时作为生物膜载体。
[0031]吸水泵，包括叶轮8-1和变速箱8-2，主要提供分流扩散器进水和进水软管6的进水动力。设置在进入进水软管6靠近水面部分，叶轮为主体部分悬挂于钢管架5-2之下，变速箱8-2安装于钢管架5-2之上。
[0032]结合具有最小升力条件的泵系统设计和太阳能电机系统，产生纵向的高速流来搅动水体，同时在水体表层维持一个近层状流的条件。由于这种独特的设计，可使常见的水体表层富氧而深层严重缺氧的情况得到显著改善，大大提高水体的含氧量，加速生物净化过程，提高水体的自净能力。
[0033]在阳光充足时，通过进水软管产生约为11.3 m3 /min的主体流量。吸水泵的叶轮具有轴向流和正向位移的双重特性，在较低转速下转动。吸水泵的抽吸作用能够使深层水体快速流向水体表面，当主体流离开吸水泵的叶轮以一种近层流的方式流至分流扩散器，将引起感应流(其流速是主体流的4倍)从水底直接向上涌动，感应流与主体流汇合后沿着水体表面以360°辐射状向外扩散。
[0034]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1.一种太阳能驱动无泡曝气装置，包括浮板平衡装置，其特征在于，还包括设置在浮板平衡装置上的太阳能电板外罩(1)，浮板平衡装置上还设置有加压气箱(7-1)和空气泵(2-1)，浮板平衡装置的底部设置有进水软管(6)，进水软管(6)内设置有无泡曝气膜(7-3)，空气泵(2-1)的出风口与加压气箱(7-1)进气口连通，加压气箱(7-1)的出气口与气管一端连通，气管另一端延伸至无泡曝气膜(7-3)处，无泡曝气膜(7-3)上方设置有吸水泵，吸水泵与设置在浮板平衡装置上的水射喷射水泵(3-2)连接，水射喷射水泵(3-2)与设置在浮板平衡装置上的喇叭口型扩散器(3-1)连通。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动无泡曝气装置，其特征在于，所述的浮板平衡装置包括若干个空心浮筒(5-1)，各个空心浮筒(5-1)之间通过钢管架(5-2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能驱动无泡曝气装置，其特征在于，所述的钢管架(5-2)为正六边形，空心浮筒(5-1)设置在钢管架(5-2)的六个角和中心位置。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能驱动无泡曝气装置，其特征在于，所述的无泡曝气膜(7_3)悬挂在钢管架(5-2)下方。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动无泡曝气装置，其特征在于，所述的无泡曝气膜(7-3)为聚丙烯膜。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能驱动无泡曝气装置，其特征在于，所述的加压气箱(7-1)的进气口和出气口均设置有空气过滤器(7-2)。
【文档编号】C02F3/02GK203794690SQ201420188425
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】徐承睿 申请人:湖北金润德环保技术有限公司