动态底层曝气系统的制作方法

本实用新型涉及水处理设备技术领域，更为具体地，涉及一种动态底层曝气系统。

背景技术：

曝气工艺是污水生物处理好氧(反硝化)工艺段的关键工艺，通过曝气使污水获得足够的溶解氧，同时辅助潜水推流搅拌设备进行连续不断的搅拌混合，使污水中的有机物与微生物和溶解氧充分接触，并使活性污泥不至沉淀、淤积，从而保证微生物在充足溶解氧的条件下，对有机物进行氧化分解，以达到消除污水中BOD₅的目的。

污水处理生物处理曝气工艺中常用的曝气方式有完全混合型的表面曝气和扩散传质型的底层曝气，表面上看似乎因为底层曝气氧利用率高，且氧化沟有效水深设置得比表面曝气深，因此底层曝气方式使用得较多，约占好氧工艺的30％。底层曝气布气方式种类较多，但无论任何一种布气方式仍主要由风机、输气管道和曝气布气器组成，风机提供风源，经曝气布气器上的微孔向污水中释放气体，气泡在上升过程以及辅助搅拌混合作用下完成充氧功效。

常规的固定式安装底层曝气除了供风系统、曝气扩散系统外，还需要配备潜水推流搅拌机，以达到较好的搅拌混合效果；供风系统需要专门的鼓风机房，用于保护设备防尘、隔音，因而投入成本高；又因使用长距离的输气管道，不仅管道投入成本高，管路损失也大，能源浪费严重；更重要的是曝气布气器(一般情况下为曝气盘或曝气管)通常是采用若干个曝气器为一组的单元式结构固定安装在氧化沟底部，这种曝气方式为静态曝气模式，有以下几个致命缺陷：

1、底层曝气装置需要配备鼓风设备集中供气，则需修建鼓风房，用于保护鼓风设备，增加了基建投入；

2、集中式供气必须辅设供风管道，供风管道越长，则管路损失越大，即能耗越高，且管路辅设费用也越高；

3、底层曝气充氧时呈曝气不均匀现象，有的区域溶解氧浓度高，有的区域溶解氧浓度低；

4、底层曝气使用膜片曝气器时容易堵塞，且逐年衰减，需要定期清洗，定期更换；

5、曝气器一旦发生堵塞或损坏需立即更换，否则影响曝气效果；曝气器清洗、更换时需要停工停产，影响生产的正常进行；曝气器因衰减需定期更换，循环增加再投入；

6当风机停止供风时，氧化沟底部的污泥便填埋了曝气器，易造成曝气器堵塞；

7、固定安装的曝气器以下部分都成了死角，污泥呈现淤积状态，一旦停机，污泥埋没了曝气器，当再次启动时，需要消耗较多的能量才能将淤泥搅拌离开。

传统固定式底层曝气模式沿袭了几十年，致命缺陷一直没能被突破，业内人士仅从曝气头的几何形状和曝气膜片的材质等方面进行不断地探索更新，但终究丝毫无法解决固定安装而产生的曝气盲区、死角致使传氧效果达不到最佳等致命缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的技术核心不在曝气头的几何形状和曝气膜片的材质改变，而着重于从根本上解决固定安装形成的曝气传质盲区和死角，提供一种动态底层曝气系统，即工作时，底层曝气系统可一边做复合运动一边曝气充氧，氧气经曝气器释放后做上升、前进、旋转的复合型运动，可实现全方位的动态曝气充氧模式，消除了充氧盲区，做到充氧均匀、无死角，并且在曝气的同时对底部的污泥进行梳理、刮移，使污泥始终处于上升型流动状态。

根据本实用新型的一个方面，提供一种动态底层曝气系统，包括：两个桁架，横跨在氧化沟上；桥架，设置在所述两个桁架之间，通过桥架将所述两个桁架固定联接为一整体；桁架移动单元，包括氧化沟两侧铺设的导轨、安装在桁架上的桁架滚轮、驱动桁架移动的第一驱动装置以及设置在导轨或桁架上的限位装置；曝气构件，包括固定在桁架上的曝气供风管、呈辐射状连接在曝气供风管一端的曝气供风支管、外包围曝气供风支管的固定支架以及设置在固定支架内且与曝气供风支管连通的曝气器；刮板，设置在所述固定支架下端；风机，其出风口与所述曝气供风管连通；吹刷单元，包括：吹刷供风管、吹刷供风支管和喷气嘴，所述吹刷供风管设置在所述曝气供风管内，与所述曝气供风支管同心，一端与风机的出风口连通，另一端连接所述吹刷供风支管；所述吹刷供风支管安装在所述固定支架上；所述喷气嘴设置在所述吹刷供风支管上，对刮板进行吹刷；第二驱动装置，驱动所述曝气构件和吹刷单元旋转。

本实用新型所述动态底层曝气系统具有以下有益效果：

1、底层曝气系统工作时，可一边做复合运动一边曝气充氧，氧气经曝气器释放后做上升、前进、旋转的复合型运动，可实现全方位的动态曝气充氧模式，消除了充氧盲区，做到充氧均匀、无死角。

2.动态底层曝气系统可以不停歇的连续运转或往复移动，水体得到充分的搅拌，混合效果增强，工作区域无盲区、无死角，效率得到提高。

2.桁架移动时，刮板则可对氧化沟底部污泥进行梳理、刮移，使得氧化沟中水体具有了呈上升趋势的自流动特性，不需要另外匹配潜水推流搅拌设备不仅节约了潜水推流搅拌设备投资成本，也节约了潜水推流搅拌设备的运营费用，以及后期的维护、保养和修理费用。

3、当其中一个或分散的几只曝气器发生堵塞时，其他的曝气器会过来补充曝气，并不会出现部分区域溶解氧浓度高，其他区域溶解氧浓度偏低的现象，即不会影响整体曝气充氧效果。

4、当曝气器停止曝气工作时，第一驱动装置仍可驱动整机低速移动，使刮板充分发挥作用，也可以通过吹刷供风管利用喷气嘴对底部污泥进行吹扫，保证部底污泥的流动性，不沉积、不淤积，则完全排除曝气器被堵塞的可能性。

5、当曝气器发生损坏引起泄漏，需要更换曝气器时，只需将曝气系统整体提升，即可在走道上短时间内快速更换，随时复位继续工作，而不需要将氧化沟排水放空，不影响生产的正常进行。

6、当风机安装在现场直接单元供风时，不仅可以节省建筑机房、辅设管路的投入成本，而且因为现场供风，供风管道缩短，管路损失降至最小，能耗降至最低，达到节能、降耗、增效的目的。

上述动态底层曝气系统彻底将静态曝气改为动态曝气模式，通过第一驱动装置驱动桁架移动，通过第二驱动装置驱动曝气系统旋转，曝气器释放的气体在水体中进行上升、旋转、前进的复合运动，这种完全动态型的曝气充氧模式，完全实现了全方位的无盲区、无死角、均匀的曝气充氧，能源利用率提高，能效高，真正做到了节能、降耗、增效。

附图说明

通过参考以下具体实施方式的内容并且结合附图，本实用新型的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：

图1是本实用新型动态底层曝气系统的正视示意图；

图2是本实用新型动态底层曝气系统的俯视示意图；

图3是本实用新型多个动态底层曝气系统共同设置的俯视示意图；

图4是本实用新型一种曝气构件布置示意图；

图5是本实用新型第二种曝气构件布置示意图；

图6是本实用新型第三种曝气构件布置示意图

图7是本实用新型第四种曝气构件布置示意图。

在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

下面将参照附图来对根据本实用新型的各个实施例进行详细描述。

图1是本实用新型所述动态底层曝气系统的正视示意图，图2是本实用新型所述动态底层曝气系统的俯视示意图，如图1和图2所示，所述动态底层曝气系统包括：

两个桁架1，横跨在氧化沟8上，所述两个桁架1之间设置有桥架1-1，通过桥架1-1将所述两个桁架1固定联接为一整体，优选地，所述桥架1上设置有起吊接口1-2，用于桥架1的起吊；

桁架移动单元2，包括氧化沟8两侧铺设的导轨2-3、安装在桁架1上的桁架滚轮2-2以及驱动桁架1移动的第一驱动装置2-1，以及限位装置2-4，即在氧化沟8两侧辅设的导轨2-3，通过第一驱动装置2-1驱动桁架滚轮2-2沿导轨2-3移动，通过限位装置2-4限制桁架1的移动范围，优选地，桁架移动单元2可使用一台第一驱动装置2-1单独驱动，也可以使用2台或N台第一驱动装置2-1同步驱动；

曝气构件3，包括固定在桁架1上的曝气供风管3-1、呈辐射状连接在曝气供风管一端的曝气供风支管3-2、外包围曝气供风支管的固定支架3-3以及设置在固定支架内且与曝气供风支管连通的曝气器3-4；

刮板4，设置在所述固定支架3-3下端，优选地，所述刮板4为后仰式齿形刮板；

风机5，其出风口与所述曝气供风管3-1和吹刷供风管6-1连通，例如，采用双通道的风机5分别连接曝气供风管3-1和吹刷供风管6-1，也可以在风机5出风口处通过三通件分别连接曝气供风管3-1和吹刷供风管6-1；

吹刷单元6，包括：吹刷供风管6-1、吹刷供风支管6-2和喷气嘴6-3，所述吹刷供风管6-1设置在所述曝气供风管2-1内，与所述曝气供风支管2-1同心，一端与风机5的出风口连通，另一端连接所述吹刷供风支管6-2；所述吹刷供风支管6-2安装在所述固定支架3-3上；所述喷气嘴6-3设置在所述吹刷供风支管6-2上，对刮板4进行吹刷；

第二驱动装置7，驱动所述曝气构件3和吹刷单元6旋转

优选地，所述曝气器3-4包括管式曝气器、盘式曝气器、平板式曝气器、球头式曝气器和其他几何形状的曝气器中的一种或多种，优选地，所述曝气构件3为单层或多层设置，即，所述曝气供风管3-1从上到下设置有多层曝气供风支管3-2，每一层曝气供风支管3-2均固定在该层的固定支架3-3上，每一层曝气供风支管3-2上均设置有多个曝气器3-4，另外，优选地，所述固定支架3-3的外框外围设置有挡板，防止纤维缠绕；

另外，优选地，所述刮板4和吹刷供风支管6-2可以均设置在同一曝气供风支管3-2的下方，也可分散或间隔设置在相邻两曝气供风支管3-2的下方。

优选地，还包括曝气阀门3-5和吹刷阀门6-4，所述曝气阀门3-5设置在所述曝气供风管3-1与所述风机5的出风口连通的管路上，用于控制曝气供风管3-1与所述风机5出风口的导通或者关闭；所述吹刷阀门6-4设置在所述吹刷供风管6-1与所述风机5的出风口连通的管路上，用于控制所述吹刷供风管6-1与所述风机5出风口的导通或者关闭。

上述限位装置2-4设置在所述导轨2-3或桁架1上，所述限位装置2-4包括行程开关、接近开关和距离传感器中的一种或多种，例如，可以在导轨2-3上设置限位块用于限位，在桁架1上安装行程控制装置2-5，进一步，优选地，还包括控制单元，当桁架1移动触发限位装置2-4时，发送信号给所述第一驱动装置2-1，驱动所述桁架1向相反方向运动。

优选地，固定支架3-3外框下侧均匀设置有支撑滚轮3-6，提高旋转和水平移动的稳定性和平衡性。

上述动态底层曝气系统的桥架1-1与曝气构件3、刮板4和吹刷单元6固定连接呈一整体，当桁架移动单元2驱动桁架移动时，所述曝气构件3、刮板4和吹刷单元6在池底作复合性运动，即在沿氧化沟8左右移动的同时又绕自身轴由作水平旋转运动，一方面刮板4连续不断地对氧化沟底部的污泥进行梳理、刮移，使底部污泥具有了上升动力，并始终处于流动状态，即自流动性，保证不沉淀、不淤积；另一方面曝气器3-4释放出的气泡也同进具有了上升、前进和水平旋转的初速度，则氧气在水体中进行水平移动+水平旋转+上升的复合型运动，完全改变了固定式安装单纯性上升的行程，即由单纯的静态曝气彻底改变为动态曝气模式。

当曝气器发生损坏引起泄漏，需要更换曝气器3-4时，只需将整体提升，即可在桁架1-1上短时间内快速更换，随时复位继续工作，而不需要将氧化沟排水放空，不影响生产的正常进行。

当风机5安装在现场直接单元供风时，不仅可以节省建筑机房、辅设管路的投入成本，而且因为现场供风，供风管道缩短，管路损失降至最小，能耗降至最低，达到节能、降耗、增效的目的。

上述动态底层曝气系统进行曝气的方法，包括：

启动风机，风源通过曝气供风管和曝气供风支管到达曝气器向水中曝气充氧，风源经由吹刷供风管和吹刷供风支管到达喷气嘴，通过喷气嘴喷出对底部的污泥进行吹扫，使污泥保持不沉积、淤积；

通过第一驱动装置驱动桁架在导轨上滑动，带动刮板对底部污泥进行梳理、刮移，使污泥处于上升型流动状态，保持不沉淀、不淤积；

启动第二驱动装置，驱动曝气构件、刮板和吹刷单元进行同步旋转。

优选地，所述曝气方法还包括：

通过曝气阀门和吹刷阀门控制曝气供风管和吹刷供风管的分时导通，例如，在曝气充氧过程中，曝气阀门处于常开的状态，吹刷阀门间隔设定时间间隙打开，也就是说，在曝气充氧过程中，连续曝气充氧的同时对刮板进行间隙吹刷；

通过设置在导轨的两侧的限位装置，桁架在所述两侧限位装置之间往复移动；

所述第一驱动装置和所述第二驱动装置可分时工作或同时工作；

与所述曝气供风管连通的多层曝气构件可同时或分时工作；

当风机停止工作时，通过第一驱动装置和第二驱动装置驱动桁架、曝气构件、刮板和吹刷单元移动和旋转，对污泥进行梳理、刮移，使污泥处理于上升型流动状态，不致沉淀、淤积。

在氧化沟8上可以设置多个上述动态底层曝气系统，如图3所示，所述多个动态底层曝气系统同向移动，且相邻动态底层曝气系统的曝气有一段交叠区域，其中，所述多个动态底层曝气系统可以由一台第一驱动装置2-1和一台第二驱动装置7控制，也可以由多台第一驱动装置2-1和多台第二驱动装置7控制，例如，两个动态底层曝气系统并列横跨在氧化沟8上，左侧桁架对应的氧化沟8上的限位装置2-4设置在氧化沟8走道的上侧，右侧桁架对应的氧化沟8上的限位装置2-4设置在氧化沟8走道的内侧，限制左侧桁架右行的限位装置2-4设置在限制右侧桁架的左行的限位装置2-4的右侧，两台动态底层曝气系统移动曝气时其交接处的曝气区域形成交集，彻底消除了曝气充氧死点和盲点，使曝气充氧均匀、充分。

利用上述底层曝气系统进行曝气的方法，还包括：在氧化沟上架设一个、两个或多个所述动态底层曝气系统，通过第一驱动装置和第二驱动装置驱动多个所述底层曝气系统同向移动和旋转进行曝气充氧，相邻动态底层曝气系统的曝气区域交叠。

上述曝气构件3可以由曝气器3-4、固定支架3-3以及曝气供风支管3-4相互连接成各种形状，所述固定支架的外框可以为圆形或多边形，所述多个曝气器3-4围绕曝气供风管呈多边形安装、辐射安装、立式安装和倾斜安装中的一种或多种，如图4所示，动态底层曝气系统使用球头或圆形曝气器3-4，曝气供风支管3-2呈中心辐射状及环形布置，固定支架3-3的外框设置为圆形，可以有效防止在移动和水平旋转过程中杂物的缠绕。

如图5所示，曝气构件3使用管式曝气器3-4，呈辐射状布置；曝气供风支管3-2呈中心辐射状和多边形状布置；固定支架3-3的外框设置为光滑的正多边形形状，可以有效防止在运动过程中杂物的缠绕。

如图6所示，曝气构件3使用管式曝气器3-4，设置在相邻曝气供风管之间，相邻两组曝气器3-4采用间隔错位安装方式，使曝气更加均匀；曝气供风支管3-2呈中心辐射状安装；固定支架3-3外框设置为圆形。

如图示7，曝气构件3使用管式曝气器3-4，曝气供风支管3-2呈中心辐射状安装，倾斜设置在相邻曝气供风支管之间，相邻两组曝气器3-4呈“人”字形安装，这种安装方式彻底消除曝气、充氧死角和盲区。

上述动态底层曝气系统，由各种几何形状的曝气构件3悬挂在桥架1-1上，同时进行左右移动和水平旋转的复合型运动，释放出的气泡同时进行前进+旋转+上升的复合运动，气泡在水体中的停留时间延长，气泡路线加长；又因后仰式齿形刮泥板连续不断地梳理、刮移作用，以及喷气嘴间歇性地喷扫作用，使底部污泥始终处于上升型的自流状态，不会形成沉淀、淤积，水、气、固(污泥)得到充分有效的搅拌混合，实现全方位、无盲区、无死角的曝气充氧，曝气充氧效率提高，水体中的溶解氧浓度提高，厌氧生物被充分氧化分解；动态底层曝气系统可实现整体完全提升，方便在桁架上直接进行快速更换、随时复位工作，不需要停机停工而影响正常生产；动态底层曝气系统既可以采用远程供风模式，也可采用风机在现场直接供风，则可减少初期风机房的建筑以及管道辅设成本，又因现场直接供风，省却供风管道，管路损失小，后期维护、维修费用大大降低，能耗也随之降低，将静态曝气设计为动态的曝气充氧模式，具有固定式底层曝气所无可比拟的优点，具有非常广阔的市场应用前景。

尽管前面公开的内容示出了本实用新型的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本实用新型的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。