金属球面微孔曝气器的制作方法

本发明涉及污水处理领域，主要是用于生化好氧池的供氧设备。

背景技术：

曝气器在污水处理领域中对氧传递效率的高低、对污水处理的运行成本影响较大。国内对曝气器的开发和应用从八十年代中期开始，按时间顺序代表性的有：穿孔管曝气、刚玉曝气器、盘式膜片微孔曝气器、管式膜微孔曝气器、射流曝气器、散流曝气器、旋混曝气器及相映的改良产品。下面对国内已公布专利在市场有应用的产品所存在的问题进行分析如下：

中国专利号CN201220607075.2公开了一种软连接刚玉曝气器，中国专利号200610032366 公开了一种石英微孔曝气器，这两种曝气器存的缺陷是微孔会被生长的生物膜堵塞，原因一是微孔口毛糙生物膜附着力强，另一原因是曝气出孔流速低,直径260mm,按微孔率35％计,当曝气量2m³/h时，出孔流速仅为0.03m/s。

中国专利号92205599公开了圆盘式微孔曝气器，中国专利号98226099公开了一种改进的膜片式微孔曝气器，中国专利号200620072436.2公开了盘式膜片微孔曝气器，这些曝气器解决了刚玉曝气器微孔易堵塞的问题，继承了刚玉曝气器氧利用效率高的特点，均达30％左右。但橡胶膜片在长期的受压运行过程中，不可避免地存在软性膜疲劳与老化问题，长时间使用会出现停曝后鼓气的球面膜失去弹性无法复原，最后导致破裂。

中国专利号01229706.2公开了污水处理用管式曝气器，中国专利号200620029875.5公开了可变微孔管式曝气器，中国专利号200620113377.9公开了可提升管式微孔曝气器均为管式膜微孔曝气器，这些曝气器仍然存在软性膜疲劳与老化问题，最后导致破裂的缺陷。

中国专利号CN200320107136.X公开了一种高效射流曝气装置，中国专利号 200610053616公开了一种深水射流曝气装置，中国专利号200620109750.3公开了脉冲射流曝气反应器，中国专利号200710061374公开了雾状微泡气体射流曝气头，中国专利号 201020101101公开了斜下向喷射自耦式安装的碟式射流曝气器，中国专利号201120074149 公开了一种锥面式射流曝气器，中国专利号201220181245.5公开了激波传质射流曝气器，以上各种射流曝气器共同的优点是氧传递率高且耐用性强，但存在一个无法推广的关键问题是能耗大，动效率低。因以上射流曝气器采用的是文丘里原理，都需高流速进水才能实践吸气混流，且适合小面积布置。

中国专利号89216595公开了双环伞形曝气器，中国专利号CN01265290.3公开了动力扩散旋混曝气器，中国专利号00252987公开了旋流混合扩散曝气器，中国专利号200820083948 公开了一种改良的筒式旋流曝气器，中国专利号201110041627公开了旋流剪切气泡曝气器，中国专利号01228190公开了组合式旋切曝气器，中国专利号01271959.5公开了伞形曝气器，中国专利号201320477761公开了一种筒式旋混曝气器。以上各种混(旋)流曝气器虽解决了耐用问题，但都存在氧传递效率低的问题，而造成此因是这些曝气器匀是靠气体在水中自身的浮力在上升过程中与破碎锥碰撞切割成小气泡。由于气体在水中上升速度较低约0.3m/s左右，动力较低，故破碎效果差氧利用效率低。如专利号201320477761一种筒式旋混曝气器，氧利用效率10％-18％,单个曝气量9m³/h以上。由于气在上升中近似直线运动,气在脱离曝气器后面积扩大是有限的，从而单个布气面积较小，由于单个曝气量大、服务面积大故床面布气死角面积大，真正在工程实践中氧利用效率将低于实验测试值(10％-18％)。因此虽解决了耐用问题，由于氧传递效率低及床面布气死角面积大的原因在工程实践中应用实例较少。中国专利号ZL201620502969.3公开了一种无膜碟式微孔曝气器，该曝气器在混(旋)流曝气器的基础上改进了布气角度，提高了布气出口的速度来增加破碎动力，对该技术本人通过二年的研发及实践,发现在同阻力损失情况下，虽然气泡直径小于混(旋)流曝气器很多，单个曝气量可控在1.5m³/h以下来提高床面布气均匀度，但与刚玉曝气器、膜片微孔曝气器相比氧利用效率的悬殊仍然较大无法超越。

综上所述，刚玉曝气器缺陷是微孔易生膜堵塞，膜式曝气器存在软性膜疲劳与老化问题耐用性差，射流曝气器、混(旋)流曝气器、转盘曝气能耗大动力效率低等问题。虽然几十年来各种新型曝气器层出不穷，但刚玉曝气器、膜式微孔曝气器的曝气效果是其他曝气器无法替代的，而关键的问题是不耐用，这也是几十年来无法逾越的技术瓶颈。目前刚玉曝气器、膜式曝气器由于氧利用率高,单个服务面积小，床面布气均匀，在大中型污水处理工程中还是被广泛使用。一般运行差的一至二年膜就会撕裂造成曝气不均匀，如增加安装密度减少单个曝气量，加强运行管理，使用期限一般也只有四年左右。而更换曝气器的备料、清池、安装周期一般需20-30天左右，而期间污水只能外排，这已成为污水处理领域的无奈。。

技术实现要素：

本发明目的在于解决现有曝气器尤其是刚玉曝气器与胶膜式曝气器耐用性差的技术难题，提供一种稳定、高效、耐用、低能耗的金属球面微孔曝气器。

本发明所述的金属球面微孔曝气器，包括进气底盘、内螺纹卡圈、微孔球面膜片和止回球，进气底盘上有匀布的膜片支撑架，周边有周边卡膜环形凹槽，进气底盘的外周边为底盘周边螺纹，中心部位有中心防缩环形凹槽，中心为防缩进气口，在防缩进气口上有定位轨道，应急排水槽连通中心防缩环形凹槽和周边卡膜环形凹槽，进气管位于防缩进气口下方并与之连通，微孔球面膜片位于进气底盘上方，微孔球面膜片上面密布微孔，微孔球面膜片周边的凹槽与周边卡膜环形凹槽相匹配，并置于其上，内螺纹卡圈位于进气底盘周边，底盘周边螺纹与内螺纹卡圈的内螺纹形成螺纹连接，位于内螺纹卡圈周边上方的内卡槽将微孔球面膜片与进气底盘固定连接，止回球置于防缩进气口上的定位轨道中。

工作原理：

本金属球面微孔曝气器的微孔球面膜片和进气底盘的底面均为球面，由膜片支撑架将两者隔离，形成伞形布气腔，以增强微孔球面膜片局部的抗冲击能力和进气底盘面的抗压性，进气底盘中心为防缩进气口，止回球置于防缩进气口上方。

曝气器工作时空气从进气管进入，通过防缩进气口冲开止回球，止回球沿定位轨道向上移动，空气通过伞形布气腔向微孔球面膜片供气。气经微孔向水体扩散，停曝时止回球下落封住防缩进气口，此时伞形布气腔内余留空气无法通过微孔排出，使污水也无法通过微孔进入伞形布气腔。曝气器工作阻力控制在0.3m(H₂O)，产生的阻力可保证好氧床整体曝气均匀。

本申请人通过对各种曝气器的应用和分析，改变原设计思路，并经多年的实践，最终提供了一种稳定、高效、耐用、低能耗的金属球面微孔曝气器，在氧利用率仍保持30％左右的情况下，弥补了刚玉曝气器与胶膜曝气器耐用性差的技术瓶颈，对治理环境意义深远。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为内螺纹卡圈剖视图。

图3为内螺纹卡圈俯视图。

图4为进气底盘仰视图。

图5为进气底盘俯视图。

图6为进气底盘A-A剖视图。

图7为进气底盘B-B剖视图。

图8为进气底盘C-C剖视图。

图9为进气底盘D-D剖视图。

图10为微孔球面膜片剖视图。

图中：1-进气底盘、2-内螺纹卡圈、3-微孔球面膜片、4-止回球、1.1-膜片支撑架、1.2- 定位轨道、1.3-中心防缩环形凹槽、1.4-周边卡膜环形凹槽、1.5-应急排水槽、1.6-底盘周边螺纹、1.7-防缩进气口、1.8-进气管、1.9-管牙、1.10-加强筋、3.1-凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做更进一步的说明。

实施例1：

本实施例所述的金属球面微孔曝气器，进气底盘1设有8条均布的膜片支撑架1.1，周边为周边卡膜环形凹槽1.4，中心为防缩进气口1.7，中心为防缩进气口1.7的外围有中心环形防缩凹槽1.3，中心环形防缩凹槽1.3与应急排水槽1.5连通，应急排水槽1.5连通中心环形防缩凹槽1.3和周边卡膜环形凹槽1.4，当停曝出现污水意外进入时，在再次曝气时中心环形防缩凹槽1.3内的污水可通过应急排水槽1.5向外排出。

微孔球面膜片3和进气底盘1的底面均为球面，微孔球面膜片3上面密布微孔，微孔为孔径大于孔长的管式孔，微孔球面膜片3的厚度为0.1mm-0.15mm，所述的微孔孔径<0.2mm，孔间距4mm-5mm。微孔球面膜片3周边的凹槽3.1与周边卡膜环形凹槽1.4相匹配，凹槽3.1 置于周边卡膜环形凹槽1.4上，均布的膜片支撑架1.1将两者隔离形成伞形布气腔，以增强微孔球面膜片3局部的抗冲击能力和进气底盘1底面的抗压性。在底盘1的下面有加强筋1.10。

内螺纹卡圈2位于进气底盘1周边，周边螺纹1.6与内螺纹卡圈2的内螺纹形成螺纹连接，位于内螺纹卡圈2周边上方的内卡槽将微孔球面膜片3与进气底盘1固定连接。

进气管1.8的外壁下部为管牙1.9，用于连接供气支管。

进气止回球4置于防缩进气口1.7上的定位轨道1.2中。

本实施例中，膜片支撑架1.1、定位轨道1.2、周边卡膜环形凹槽1.4、中心防缩环形凹槽 1.3、应急排水槽1.5、底盘周边螺纹1.6、中心为防缩进气口1.7、进气管1.8、管牙1.9、加强筋1.10构成的进气底盘1为一体式结构。

在本实施例中球面微孔曝气器外围直径一般为250mm，服务面积0.25㎡～0.33㎡，曝气量1m³/h～3m³/h。

本实施例中微孔球面膜片3材质一般以铝合金或304不锈钢为主，膜片支撑架1.1材质可用PP(聚丙烯)材料，为加强耐用性也可配制改性聚丙烯铸模，止回球4材质可以为玻璃、氟橡胶等，球形灵活不易故障。虽然止回球止回时与中心为防缩进气口是硬接触，由于是短距(2-3mm左右)向上下运动，故磨损可忽略不计。由于曝气器的金属微孔球面膜片厚度 0.1mm-0.15mm，微孔是采用模具或激光加工，模具冲压孔质量要优于激光孔。当曝气量 1.5m³/h时，孔内瞬间流速为5-8m/s，生物膜不易生长，从而不会产生孔眼堵塞。