一种微曝气系统

1.本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种新型的微曝气系统。


背景技术：

2.传统人工湿地中溶解氧的浓度较低是限制系统污染物去除的重要影响因素。austin和nivala等研究中指出在人工湿地中输入一定的动力可以克服氧传递限制，提高出水指标去除率；cottingham等人研究了曝气能否促进人工湿地的硝化作用，结果表明曝气确实提高了硝化作用，但是总氮的去除受到了限制，可能原因是碳源不足；ouellet-plamondon等人在种植了菖蒲的水平流湿地的进水端进行人工曝气，取得了较高的cod和总氮的去除率；hu等人在实验室规模下，以明矾为湿地填料，间歇曝气条件下，在n负载速率为46.7gn/m2d时，总氮的平均去除效率为90%；nivala等人将12h:12h的间歇增氧方式应用于垃圾渗滤液的处理系统中，使tn得到了有效去除；tang等人在人工湿地中应用8天的曝气循环，显示人工曝气在垂直流湿地中使磷p的去除率增加了50%。
3.从以上研究表明，人工曝气确实能够提高污染物的去除效率，但是在人工湿地中加入人工曝气系统会导致投资和运营成本增加，因此只有在节省用地的价值能够抵消其生命周期成本的情况下，才是经济合理的。人工湿地运行时间长会导致堵塞是目前面临很棘手的问题，而人工曝气对它的堵塞有没有积极的作用还有待进一步的研究。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提供一种新型的微曝气系统，能够有效防止曝气装置堵塞、提高曝气效率。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种微曝气系统，包括微曝气装置和旋转连杆，
7.所述微曝气装置包括曝气头、曝气膜和转动开合机构，
8.所述曝气头包括曝气盘和气体通道，所述气体通道竖直设置于所述曝气盘的下方并与所述曝气盘的气孔连通，所述气体通道的外径与曝气管的气孔相适合，
9.所述曝气膜覆盖于所述曝气盘表面，所述曝气膜上开有若干“十”字形孔，
10.所述旋转连杆的表面沿轴的方向设置有齿，
11.所述转动开合机构设置于所述气体通道内，所述转动开合机构的旋转部的外边缘设置有齿，传动齿轮与所述旋转部的齿和所述旋转连杆相啮合，所述传动齿轮穿过所述气体通道的外壁。转动开合机构开启时，气体可正常通过实现曝气；转动开合机构闭合时，反流的污水无法进入下方的曝气管。
12.进一步的，所述气体通道的外壁为弹性材质。弹性材质的气体通道可作为堵头使用，使得污水无法进入曝气管。并且弹性材质的外壁可使得传动齿轮实现其传动功能的同时污水不通过缝隙进入曝气管。
13.进一步的，所述转动开合机构包括底座、至少两个开合片、旋转部和若干刚性的传
动件，
14.所述开合片具有相对设置的固定端和自由端，
15.所述底座为开有第一通孔的盘状，所述第一通孔边缘沿周向均匀分布若干第一旋转柱，每个所述开合片在所述固定端绕所述第一旋转柱可转动地设置于底座上以使所述开合片具有封闭所述第一通孔的闭合状态与打开所述第一通孔的开启状态，
16.所述旋转部为开有第二通孔的齿轮，所述第二通孔套设于全部所述第一旋转柱外以使当所述开合片处于开启状态时，所述第二通孔与所述第一通孔对应连通，
17.所述旋转部的表面沿周向均匀分布若干第二旋转柱，每个所述开合片的自由端和所述传动件的一端以第三旋转柱为轴转动连接，所述传动件的另一端绕所述第二旋转柱为轴可转动地连接于所述旋转部表面，
18.所述旋转部可绕所述第一旋转柱相对所述底座转动以驱动所述开合片在所述开启状态和所述闭合状态直接切换。
19.处于闭合状态时，相邻两个开合片的部分边缘相互抵接。处于开启状态时，相邻两个开合片相互分离。
20.进一步的，所述旋转部上设置有弧形限位槽，所述底座上设置有与所述弧形限位槽相对应的限位柱。旋转部转动时，限位柱在限位槽内滑动，使得旋转部在转动时与底座只有相对转动，不产生平移。且限位槽可限制旋转部的过度转动。
21.进一步的，所述开合片具有第一边缘、第二边缘和第三边缘，所述第一边缘与所述第二边缘分别自所述固定端朝向所述自由端延伸，所述第一边缘与所述第二边缘之间的距离沿所述固定端指向所述自由端的方向逐渐增大，所述第三边缘位于所述第一边缘与所述第二边缘远离所述固定端的一侧，所述第一边缘与所述第三边缘之间的夹角为锐角；当所述开合片处于所述闭合状态时，任意一个所述开合片的第一边缘和与其相邻的所述开合片的所述第三边缘相抵接。
22.进一步的，所述第一边缘和所述第三边缘处设置有弹性材质的封条。设置的封条使得第一边缘和第三边缘抵接时，确保污水不会由接缝处通过。
23.进一步的，每个所述开合片的所述第一边缘弯曲且朝所述第二边缘的方向凸出。
24.进一步的，所述底座的边缘嵌入所述气体通道的侧壁。
25.进一步的，全部所述第一旋转柱的顶部连接顶环。顶环与底座相平行，可使得整个旋转开合机构的结构更稳定。
26.进一步的，所述旋转连杆通过多个所述传动齿轮与多个所述微曝气装置连接。在使用时，只需控制一根旋转连杆的移动，即可控制多个旋转开合机构的开合。
27.进一步的，所述弹性材质为橡胶。
28.进一步的，所述旋转连杆与控制器连接。控制方式使用plc控制系统对旋转连杆进行控制。进而对曝气系统进行程序化控制。根据水质情况进行不同条件的曝气控制（强度与时间），保证曝气的效率和曝气孔口的匹配。
29.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
30.（1）有效避免孔口堵塞问题
31.本实用新型开发的具有“十”字型孔的微曝气装置，使用过程中孔口与常开式有明显的合闭区别，能够有效避免堵塞问题。曝气盘的尺寸可为外直径为24mm，厚度3mm，气体通
道的外直径为7mm，以便于插入管道内固定。在非曝气时间段因为管内没有足够的空气压力使孔口打开，所以要处理的污水不能进入管道内，以此来规避常开孔口因为污水进入管道内而造成的堵塞问题。
32.而设置的转动开合机构可进一步保障少量进入微曝气装置的污水也能被有效阻挡，不能进入管道内。
33.（2）提高曝气效率
34.因为孔口和转动开合机构在非曝气时间段为闭合状态，不会有污水进入管道内，不仅避免了堵塞的危险，也提高了曝气开始时曝气效率。
35.（3）实用操作简单，方便调节
36.实用plc控制系统控制转动开合机构可以对曝气相关的条件进行自动的调节，减少人力的消耗，并且简化操作的流程，保证曝气的日夜区别和时间保持度，提高曝气的效率。plc是易安装、易编程、可靠性高的科技产品，能提供高质量的硬件、较强功能的软件平台，能够与现场的设备方便连接，特别适合于逻辑控制和即时、计数等，多数产品还适合于复杂计算和闭环调节控制，因而特别适合于对于曝气系统的控制使用。
37.（4）材料抗老化、密封性好、有弹性
38.橡胶件作为连接元件，已经广泛应用于各行各业。一是橡胶件材料配方多，可以选择最适合的材料配比，找出最符合要求的材料。另一方面，橡胶件往往承受较大的载荷，在实际使用中不易出现问题。
39.橡胶件本身就具有很好地弹性，在安装与使用中安装方便快捷。在水中橡胶件因为不是高温条件下，水中的橡胶件抗老化能力很强，因为橡胶件本身就具有一定的密封性，使用橡胶件可以加强密封性。
附图说明
40.图1为本实用新型所述的微曝气装置的俯视结构示意图。
41.图2为微曝气装置和旋转连杆的侧视结构示意图。
42.图3为微曝气装置和旋转连杆的俯视结构示意图。
43.图4是闭合状态下的转动开合机构和旋转连杆的俯视结构示意图。
44.图5是开启状态下的转动开合机构和旋转连杆的俯视结构示意图。图中省略顶环，虚线表示第一通孔的边界。
45.图6是开合片的结构示意图。
46.图7是旋转部结构示意图。
47.其中，1是曝气膜，2是气体通道，3是旋转连杆，4是微曝气装置，5是底座，6是旋转部，7是开合片，8是限位柱，9是顶环，10是传动件，11是传动齿轮，12是第一旋转柱，13是限位槽，14是第二旋转柱，15是第三旋转柱。
具体实施方式
48.如图1-7所示的一种微曝气系统，包括微曝气装置和旋转连杆，
49.所述微曝气装置包括曝气头、曝气膜和转动开合机构，
50.所述曝气头包括曝气盘和气体通道，所述气体通道竖直设置于所述曝气盘的下方
并与所述曝气盘的气孔连通，所述气体通道的外径与曝气管的气孔相适合，
51.所述曝气膜覆盖于所述曝气盘表面，所述曝气膜上开有若干“十”字形孔，
52.所述旋转连杆的表面沿轴的方向设置有齿，
53.所述转动开合机构设置于所述气体通道内，所述转动开合机构的旋转部的外边缘设置有齿，传动齿轮与所述旋转部的齿和所述旋转连杆相啮合，所述传动齿轮穿过所述气体通道的外壁。转动开合机构开启时，气体可正常通过实现曝气；转动开合机构闭合时，反流的污水无法进入下方的曝气管。
54.所述气体通道的外壁为弹性材质。弹性材质的气体通道可作为堵头使用，使得污水无法进入曝气管。并且弹性材质的外壁可使得传动齿轮实现其传动功能的同时污水不通过缝隙进入曝气管。
55.所述转动开合机构包括底座、至少两个开合片、旋转部和若干刚性的传动件，
56.所述开合片具有相对设置的固定端和自由端，
57.所述底座为开有第一通孔的盘状，所述第一通孔边缘沿周向均匀分布若干第一旋转柱，每个所述开合片在所述固定端绕所述第一旋转柱可转动地设置于底座上以使所述开合片具有封闭所述第一通孔的闭合状态与打开所述第一通孔的开启状态，
58.所述旋转部为开有第二通孔的齿轮，所述第二通孔套设于全部所述第一旋转柱外以使当所述开合片处于开启状态时，所述第二通孔与所述第一通孔对应连通，
59.所述旋转部的表面沿周向均匀分布若干第二旋转柱，每个所述开合片的自由端和所述传动件的一端以第三旋转柱为轴转动连接，所述传动件的另一端绕所述第二旋转柱为轴可转动地连接于所述旋转部表面，
60.所述旋转部可绕所述第一旋转柱相对所述底座转动以驱动所述开合片在所述开启状态和所述闭合状态直接切换。
61.处于闭合状态时，相邻两个开合片的部分边缘相互抵接。处于开启状态时，相邻两个开合片相互分离。
62.所述旋转部上设置有弧形限位槽，所述底座上设置有与所述弧形限位槽相对应的限位柱。旋转部转动时，限位柱在限位槽内滑动，使得旋转部在转动时与底座只有相对转动，不产生平移。且限位槽可限制旋转部的过度转动。
63.所述开合片具有第一边缘、第二边缘和第三边缘，所述第一边缘与所述第二边缘分别自所述固定端朝向所述自由端延伸，所述第一边缘与所述第二边缘之间的距离沿所述固定端指向所述自由端的方向逐渐增大，所述第三边缘位于所述第一边缘与所述第二边缘远离所述固定端的一侧，所述第一边缘与所述第三边缘之间的夹角为锐角；当所述开合片处于所述闭合状态时，任意一个所述开合片的第一边缘和与其相邻的所述开合片的所述第三边缘相抵接。
64.所述第一边缘和所述第三边缘处设置有弹性材质的封条。设置的封条使得第一边缘和第三边缘抵接时，确保污水不会由接缝处通过。
65.每个所述开合片的所述第一边缘弯曲且朝所述第二边缘的方向凸出。
66.所述底座的边缘嵌入所述气体通道的侧壁。
67.全部所述第一旋转柱的顶部连接顶环。顶环与底座相平行，可使得整个旋转开合机构的结构更稳定。
68.所述旋转连杆通过多个所述传动齿轮与多个所述微曝气装置连接。在使用时，只需控制一根旋转连杆的移动，即可控制多个旋转开合机构的开合。
69.所述弹性材质为橡胶。
70.所述旋转连杆与控制器连接。控制方式使用plc控制系统对旋转连杆进行控制。进而对曝气系统进行程序化控制。根据水质情况进行不同条件的曝气控制（强度与时间），保证曝气的效率和曝气孔口的匹配。
71.污水通过人工湿地的布水沟由湿地底部的布水管均匀的自下而上流入湿地，同时压缩空气通过布设在进水管中的曝气管向湿地系统曝气充氧，提高有机物氧化分解和硝化效果，布水管下面设置沉积物输出廊道，将沉积的有机碎屑与悬浮质通过管道定期排出湿地。本实用新型设计的微曝气装置位于曝气管道上，微曝气装置的间距根据曝气的要求强度或者实际安装现场确定，试验状态下为0.5m。