一种基于气动旋流强制掺混技术的高效曝气器的制作方法

本实用新型属于污水处理、曝气器、旋流掺混技术领域，尤其是一种基于气动旋流强制掺混技术的高效曝气器。

背景技术：

在工业废水和生活废水处理中，有一种很重要的设备：曝气器。这种水处理设备应用广泛，形式多种多样。曝气器的作用是向水中鼓入空气，增大水中的氧浓度，同时强大气压形成的大量气泡也起到了均匀水质的作用，有利于后续的生化工序，降低由于水质不均对微生物的冲击作用。

目前应用于污水处理曝气工艺环节的设备大多是利用薄膜式或软管式曝气装置。这两种方式虽然简便但也存在着种种问题。例如薄膜式曝气器顶端的覆膜一般是橡胶材质，上面有许多孔隙。遇到进水中大颗粒悬浮物较多的情况时，存在着孔隙堵塞的隐患，影响曝气质量；软管式曝气器的结构较为脆弱，且不可区域式控制，对灵活运行造成了障碍；其他形式的曝气器，例如射流式，其应用案例较少，运行不稳定，旋流掺混效果可参考案例较少，在此不做对比。

通过检索，发现如下几篇与本实用新型专利申请相关的专利公开文献：

1、一种新型可提升式曝气器(cn208249981u)，包括筒体、进气管和中心轴，筒体的下端侧壁上设有圆孔，圆孔外侧的筒体上设有安装槽，进气管贯穿圆孔后伸入到筒体的内部中央位置，进气管上设有卡扣板，卡扣板与安装槽相连接；中心轴的末端依次穿过扩散装置、切割器、旋流器和分流器的中心，并连接在分流器的上，中心轴的顶端固定在扩散装置上；分流器的底部设有卡槽，进气管竖直段的顶部管壁卡接在卡槽中；扩散装置包括固定套管和顶盖，固定套管螺纹连接在筒体的顶部，固定套管内设有螺纹管，螺纹管的四周设有多个扩散导流板，扩散导流板设计呈弧形。本实用新型有利于曝气器喷出的气体的扩散，使微生物更好的与氧气结合，提高工作效率。

2、一种曝气器(cn108264142a)，包括壳体，壳体为筒体状，壳体的内部自上而下依次设有切割装置、旋流器和导流板，切割装置、旋流器和导流板设有同一中心轴，壳体底部设有进气装置，壳体上方设有旋盖，壳体的下端侧壁上设有圆孔；圆孔的壳体上设有卡槽；进气装置从圆孔穿过进入到壳体的内部中间位置并通过螺栓固定在壳体上；壳体开口处设有外螺纹；旋盖设有内螺纹；内螺纹与外螺纹相匹配；内螺纹与外螺纹的拧紧方向与壳体内水流的旋转方向相反。本发明在壳体的顶部开口处设置了外螺纹，该外螺纹与旋盖上的内螺纹相互配合，外螺纹与内螺纹的设置走向使旋盖的拧紧方向与筒内水流的旋转方向相同，这样水流的旋转作用使得旋盖与壳体更紧。

3、一种可提升式无堵塞节能旋流曝气器(cn205740489u)，属于污水处理装置领域。本实用新型一种可提升式无堵塞节能旋流曝气器，包括曝气筒体，曝气筒体的下端侧壁上设置有圆孔，圆孔外侧的曝气筒体上设置有卡槽，进气管从圆孔穿过进入到曝气筒体的内部中央位置，进气管的另一端设置有法兰盘；曝气筒体的内部由下向上依次设置有配气管、旋流器和多层切割器，配气管、旋流器和多层切割器的中央均设置有中心轴孔，在配气管、旋流器和多层切割器的中心轴孔内设置有中心轴，多层切割器的上方设置有固定顶帽，固定顶帽与曝气筒体螺纹连接。本实用新型的有益效果为：无堵塞，能耗低、节能，安装维护简单，使用寿命长和不产生污泥堆积等优点。

通过对比，本实用新型专利申请与上述专利公开文献存在本质的不同。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于气动旋流强制掺混技术的高效曝气器，该高效曝气器采用气动旋流强制掺混技术，无细微曝气孔，避免了曝气孔被水中悬浮物堵塞的情况，加速了气、液的混合效果，大大提高了污水处理效率。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于气动旋流强制掺混技术的高效曝气器，所述曝气器包括曝气器外壳、进气管、掺混区和旋流器，所述旋流器包括一级旋流器和二级旋流器，所述掺混区和旋流器均设置于曝气器外壳内，所述曝气器外壳沿竖直方向设置，且呈顶部、底部均开口的、中空状的喇叭形结构，该曝气器外壳包括上、下相连接设置的喇叭扩口端和喇叭缩口端，所述喇叭缩口端的底部设置为进水口，所述喇叭扩口端的顶部设置为出水口；

所述喇叭缩口端的底部上方同轴间隔设置一级旋流器，该一级旋流器的外壁与喇叭缩口端的内壁紧密相连接设置，所述喇叭扩口端的中上部通过花板相连接设置多个二级旋流器，多个二级旋流器并联间隔设置，所述二级旋流器的外壁与花板紧密相连接设置，该花板与喇叭扩口端同轴相连接设置，多个二级旋流器设置于花板的上表面上，且该花板与曝气器外壳内壁紧密相连接设置；

所述一级旋流器、花板之间的曝气器外壳内的中空内部设置为掺混区；

所述进气管的输出端设置于喇叭缩口端的进水口处，该进气管输出的气体能够在进水口处形成负压。

而且，所述曝气器外壳的材质为钢。

而且，所述曝气器还包括防腐层，该曝气器内部所有与介质接触的部位的表面上均紧密设置有防腐层。

而且，所述进气管的进气压力能够调节大小，具体压力值由进水水质确定。

而且，所述进气管的出气端设有布气器。

而且，所述多个二级旋流器包括一个与喇叭扩口端同轴设置且沿竖直方向设置的中心二级旋流器和多个倾斜设置的边缘二级旋流器，所述边缘二级旋流器沿圆周方向均布间隔设置于中心二级旋流器、喇叭扩口端内壁之间，该边缘二级旋流器呈45度角向外沿方向倾斜设置。

而且，所述花板与曝气器外壳焊接连接。

而且，所述旋流器外壳、旋流叶片的材质均为不锈钢材质。

而且，所述一级旋流器包括旋流器外壳、旋流叶轮轴和多个旋流叶片，所述旋流器外壳沿竖直方向设置，所述旋流叶轮轴同轴间隔安装在旋流器外壳的中心轴线上，旋流器叶片为平面或者曲面形状，旋流叶轮轴为圆柱型，旋流叶片倾斜安装在旋流器外壳、旋流叶轮轴之间，旋流叶片的数量和仰角由来水量和来水中悬浮物浓度确定；

或者，所述二级旋流器包括旋流器外壳、两个旋流叶轮轴和多个旋流叶片组成，所述旋流器外壳沿竖直方向设置，两个旋流叶轮轴分别同轴间隔安装在旋流器外壳的上部、下部的中心轴线上，旋流器叶片为平面或者曲面形状，旋流叶轮轴为圆柱型，旋流叶片倾斜安装在旋流器外壳、旋流叶轮轴之间，旋流叶片的数量和仰角由来水量和来水中悬浮物浓度确定。

如上所述的基于气动旋流强制掺混技术的高效曝气器在污水处理方面中的应用。

本实用新型取得的优点和积极效果是：

1、本高效曝气器曝气器外壳、进气管、掺混区和旋流器，采用气动旋流强制掺混技术，无细微曝气孔，避免了曝气孔被水中悬浮物堵塞的情况，该曝气器从改变掺混原理的方面入手，气动强制掺混是一种基于气体和液体的流动控制技术。通过将气体加压后通入污水中，使气、液混合物以一定的流速通过特制的水力旋流器，从而使液体形成旋流，加速了气、液的混合效果，大大提高了污水处理效率。

2、本高效曝气器的曝气器外壳采用喇叭开口式结构，该结构紧凑，能最大限度上节约空间，减少设备占地面积，且喇叭口形状使得出水向扩散范围增大，同等面积内相比较传统曝气器，可以减少排布数量，节约成本。

3、本高效曝气器设置了掺混区，该掺混区采用了强制掺混原理，使多相掺混区内部雷诺数大于2000，在多相掺混区内即可实现水、气的充分接触、混合。

4、本高效曝气器设置多个旋流器，气水混合物通过旋流器的叶轮，形成水力旋流，且叶轮的旋转也能切割水中的气泡，使其粒径变小，数量变多，从而达到水力旋流掺混效果。相比现有传统曝气装置，本高效曝气器具有混合更充分、更均匀、用时更短的特点。

5、对比现有曝气设备，本高效曝气器在进气、进水环节采用了特制的设备内部结构，通过进气的强大气压造成负压，将曝气池内的水吸入曝气器中，在曝气器中形成两级水力旋流效果，实现了曝气效率高，用时短，处理效果优异的目标。

附图说明

图1为本实用新型气动掺混曝气器的结构连接主视图；

图2为图1的结构连接俯视图；

图3为图1中一级旋流器和二级旋流器的结构连接俯视图；

图4为图1中一级旋流器的结构连接主视图；

图5为图1中二级旋流器的结构连接主视图。

具体实施方式

下面结合通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

本实用新型未具体详细描述的结构，均可以理解为本领域的常规结构。

一种基于气动旋流强制掺混技术的高效曝气器，如图1和图2所示，所述曝气器包括曝气器外壳7、进气管9、掺混区4和旋流器，所述旋流器包括一级旋流器6和二级旋流器2，所述掺混区和旋流器均设置于曝气器外壳内，所述曝气器外壳沿竖直方向设置，且呈顶部、底部均开口的、中空状的喇叭形结构，该曝气器外壳包括上、下相连接设置的喇叭扩口端1和喇叭缩口端5，所述喇叭缩口端的底部设置为进水口，所述喇叭扩口端的顶部设置为出水口；

所述喇叭缩口端的底部上方同轴间隔设置一级旋流器，该一级旋流器的外壁与喇叭缩口端的内壁紧密相连接设置，所述喇叭扩口端的中上部通过花板3相连接设置多个二级旋流器，多个二级旋流器并联间隔设置，具体数量由具体进水水质决定，所述二级旋流器的外壁与花板紧密相连接设置，该花板与喇叭扩口端同轴相连接设置，多个二级旋流器设置于花板的上表面上，且该花板与曝气器外壳内壁紧密相连接设置；

所述一级旋流器、花板之间的曝气器外壳内的中空内部设置为掺混区；

所述进气管的输出端设置于喇叭缩口端的进水口处，该进气管输出的气体能够在进水口处形成负压，利用进气管的强大压力形成压差，将水吸入进水口。

本高效曝气器设置了一级旋流器，进入曝气器内部的气、液混合物通过一级旋流器强制掺混；本高效曝气器设置了掺混区，气液混合物经过一级旋流器后，改变了原有运行轨迹，在强制掺混区呈螺旋形式上升，加强了气液混合物的掺混效果。

在本实施例中，所述曝气器外壳的材质为钢。

在本实施例中，所述曝气器还包括防腐层(图中未示出)，该曝气器内部所有与介质接触的部位的表面上均紧密设置有防腐层。

在本实施例中，所述进气管的进气压力可调节大小，具体压力值由进水水质确定。

在本实施例中，所述进气管的出气端设有布气器8，其作用是扩大气体扩散范围。

在本实施例中，所述多个二级旋流器包括一个与喇叭扩口端同轴设置且沿竖直方向设置的中心二级旋流器21和多个倾斜设置的边缘二级旋流器22，所述边缘二级旋流器沿圆周方向均布间隔设置于中心二级旋流器、喇叭扩口端内壁之间，该边缘二级旋流器呈45度角向外沿方向倾斜设置。

在本实施例中，所述花板与曝气器外壳焊接连接。

在本实施例中，如图3和图4所示，所述一级旋流器包括旋流器外壳10、旋流叶轮轴11和多个旋流叶片12，所述旋流器外壳沿竖直方向设置，所述旋流叶轮轴同轴间隔安装在旋流器外壳的中心轴线上，旋流器叶片为平面或者曲面形状，旋流叶轮轴为圆柱型，旋流叶片倾斜安装在旋流器外壳、旋流叶轮轴之间，旋流叶片的数量和仰角由来水量和来水中悬浮物浓度确定。

在本实施例中，如图3和图5所示，所述二级旋流器包括旋流器外壳10、两个旋流叶轮轴11和多个旋流叶片12组成，所述旋流器外壳沿竖直方向设置，两个旋流叶轮轴分别同轴间隔安装在旋流器外壳的上部、下部的中心轴线上，旋流器叶片为平面或者曲面形状，旋流叶轮轴为圆柱型，旋流叶片倾斜安装在旋流器外壳、旋流叶轮轴之间，旋流叶片的数量和仰角由来水量和来水中悬浮物浓度确定。

较优地，所述旋流器外壳、旋流叶片的材质均为不锈钢材质。

本高效曝气器的适用环境：

本高效曝气器适用于污水处理工艺中需要曝气的工艺环节，其主要作用在于利用水力旋流器将水、气充分混合，提升水中溶解氧浓度，强化水力均质调节效果。

本高效曝气器的一种工作原理分为以下几点：

1、在入口端通过强大的气流造成负压，将曝气器周围的水吸入曝气器内部，同时和鼓入的空气充分混合。

2、气水混合物经过一级旋流器，通过旋流器叶轮改变原有的气水混合物行进方向，使其转变为螺旋式，在曝气器掺混区，使气水混合物充分混合，提升水体内氧浓度。

3、气水混合物在掺混区充分混合后，需经过二级旋流器再次旋流掺混，掺混后的气水混合物通过角度不同的二级旋流器扩散出去，增大了布水面积。

4、污水、气体的混合物在压力下以一定的流速通过旋流器，使旋流器叶轮转动，产生水力旋流效果，提高了掺混效率；同时旋流器叶轮也能将水中体积较大的气泡切割成数量多且体积小的气泡，这些气泡在水中做快速旋流运动，起到了搅拌作用，加剧了气体和污水中污染物的结合。

运行效果分为以下几点：

1、相比较传统的曝气器将空气鼓入水中的工作方式，本新型曝气器是利用强大气压造成的负压环境，将曝气器入口周围的水吸入曝气器中，形成了曝气器内部气水掺混，更加有利于气水融合。

2、本曝气器中二级旋流器的出口方向为多个方向，有利于气水混合物向更大的范围扩散，扩大设备的影响范围。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例所公开的内容。