布气装置的制作方法

1.本发明涉及膜生物反应设备领域，尤其涉及一种布气装置。


背景技术：

2.膜生物反应器(mbr)是一种将膜分离技术与生物处理技术有机结合的高效污水处理工艺。膜池中的高浓度污水与膜组件接触，在负压抽吸下，清水透过膜丝表面的微孔进入膜组件内腔，污泥被阻隔在膜丝或膜片表面，从而使泥水彻底分离。然而mbr膜在运行时，水中的微粒、胶体、溶质大分子或其他固体会不断附着、累积在膜表面和膜孔内，造成膜孔隙堵塞，引起膜污染，影响正常出水，因此需要在mbr膜运行时须同时采取延缓膜污染的措施，以延长膜的清洗周期和使用寿命。
3.现有技术主要通过曝气使膜池中的膜摇摆，防止污泥在膜表面聚集造成膜污染，而mbr系统的曝气能耗占mbr运行能耗的70％以上，因此若能减少曝气量，降低曝气能耗成本可极大减少运行能耗。而若想减少曝气量，则需让膜堆里各个部分都受到均匀的曝气冲刷，否则出气多的部位会有大量气量浪费，而曝气少的部分膜会急剧污染从而不产水，这也会让正常产水的膜增加工作压力，降低其使用寿命。所以增加膜堆水下布气均匀性极大影响了膜堆整体运行性能，以及运行成本。
4.现在对膜堆进行曝气的方法如下，目前一个膜堆一般有两根进气管，两套布气系统，两边结构对称，每边结构为：一根进气管连接一根一体式的空心管或者由若干个接头拼接成的空心管，整根空心管是贯穿的，空心管的边侧均布开一些孔，每个孔连接一个穿孔曝气管或者u型曝气槽，穿孔曝气管上部开有几个小孔，通过孔径大小控制单孔出气量，而u型曝气槽底部敞口，两边侧开口出气。
5.上述结构在曝气时存在以下问题。
6.首先空心管在不出气时，污水会倒灌，空心管被污水填满，空心管进气后，会将一些水排出去，而由于空心边侧开孔，一直会有水残留在底部，若边侧的孔未起到截留功能，会导致一些孔被水影响出气口截面积，从而此孔出气变小；整个膜堆安装在膜池中后，由于现场膜池安装台面加工精度以及膜架本身焊接尺寸偏差的影响，会导致空心管在水中不是水平的，空心管一端偏高，一端偏低，偏高一端在水中所受水压较低，出气口所受压力差较大，出气速度更快，出气量偏多。当进气口端偏高，会导致另一端不出气，而当进气口端偏低，最高处的孔出气量较多，而空心管中的水会被吹到中间偏高的位置，此处几个孔的截面积就被积水影响一些出气口截面积，从而出气量变小；而当积水中的污泥发生沉淀，会直接把出气孔堵住。且空心管的长度一般超过2m，轻微的角度差，最高端与最低端处的孔的高低差就会很大。
7.所以目前的曝气机构在对膜堆进行曝气时普遍存在布气不均匀，容易积水堵塞，每个出气口的出气量不可控以及容易受膜堆水平度影响的缺陷。


技术实现要素：

8.本发明针对上述问题，提出了一种布气装置。
9.本发明采取的技术方案如下：
10.一种布气装置，包括第一出气管以及曝气盒，所述第一出气管与所述曝气盒相接，还包括第二出气管，所述曝气盒内设置有若干个独立且不连通的集气腔，所述第二出气管与第一出气管的出气接口相接，所述第二出气管上设置有若干独立且不联通的气道，每个气道上的出气口均各自与一个集气腔相接，所述集气腔上设置有虹吸管，所述出气接口位于第一出气管的最下侧管壁上。
11.上述布气装置中，第二出气管与第一出气管的出气接口相接，出气接口位于第一出气管最下侧管壁上，这样即使第一出气管内进水了，气体通入第一出气管内时依然可以将水从第一出气管排出去，水排出后出气接口的通气面积大小也不会发生改变，这样可以保证第一出气管内始终不会积水，且出气接口的通气面积大小也不会发生改变，且出气接口也不会因为积水中的污泥沉淀而被堵住。同时由于采用集气腔先进行集气，而后再利用虹吸管进行曝气，虹吸管可以进行虹吸脉冲曝气，在相同低气量的情况下，先集气再利用虹吸管进行虹吸脉冲曝气的效果优于直接采用管子曝气，避免一端出气量极大一端不出气的极端现象，使得曝气量变得相对均匀，这样在一定程度上也降低了对第一出气管安装水平度的要求。
12.综上所述，本装置可以避免第一出气管内出现积水，且出气接口处不会堆积污泥。
13.具体本方案中曝气盒上设置有插槽，第二出气管卡夹在曝气盒的插槽内，这样便于拆装第二出气管。
14.具体整个气流流通通道最窄处位于出气接口处，这样可以对从出气接口处离开的气体起到限流作用。
15.可选的，所述第二出气管呈v字状或者u字状。
16.采用上述结构的第二出气管的原因如下，首先v字状或者u字状的第二出气管自身呈轴对称结构，这样第二出气管上就有两个大小及长度相等的支管，出气口位于每个支管的端头处，这样可以保证气体从第一出气管的出气接口到第二出气管的出气口所走的行程大致相等，沿程所受的阻力大致相等，且同一根第二出气管上的出气口基本不存在高度差，所以同一根第二出气管上每个出气口排出气体的量基本是相等的。
17.采用上述u字状或者v字状的第二出气管的原因如下，因为传统膜堆一般采用穿孔曝气管或者u型槽曝气管进行曝气，如果采用穿孔曝气管时存在的以下问题：当从空心管进到该穿孔曝气管的气量不足时，若穿孔曝气管远端偏高，气都会从远端出气，若穿孔远端偏低，气则会都从近端的几个孔出；而且穿孔曝气官可能会有积泥，为了将积泥排出，只能在底部开几个尺寸较大(比出气口的尺寸更大)的排泥孔把泥排出，而气也可能从这几个排泥孔出气，导致出气多的地方出更多的气，出气更不均匀；因此穿孔曝气管对气量要求、出气口直径的大小、排泥孔径的大小、穿孔曝气管安装水平度要求都极高。
18.所以采用上述u字状或者v字状的第二出气管，使得从几个出气口中离开的气体量基本相等，这样保证曝气过程中曝气量基本相等，使得同一曝气盒上的几个集气腔的布气量基本相等，曝气频率基本相等，曝气效果更好。
19.可选的，所述曝气盒上设置有备用孔。
20.具体备用孔位于第二出气管与虹吸管的曝气口之间，备用孔主要在起到一个备份作用，当虹吸管的曝气口堵住时，集气腔内的备用孔可以起到曝气作用。
21.可选的，所述曝气盒有多个，且曝气盒关于所述第一出气管呈轴对称分布。
22.可选的，所述第二出气管的管壁处于敞开状态。
23.具体第二出气管是长方体状的管子，管子只有三个壁面，管子最下方的一侧处于完全敞开的状态，这样可以避免污水中污泥在第二出气管内堆积，因为污水中的污泥是会结块的，如果不敞开，结块的污泥可能会堵住管路。
24.可选的，所述曝气盒的盒壁处于敞开状态。
25.具体曝气盒是长方体状的管子，管子内分成了四个集气腔，管子只有三个壁面，管子最下方的一侧处于完全敞开的状态，这样可以避免污水中污泥在第二出气管内堆积，因为污水中的污泥是会结块的，如果不敞开，结块的污泥可能会堵住管路。
26.可选的，还包括分气管，所述分气管与所述第一出气管相接，所述第一出气管上接有进气管。
27.分气管的作用是均分气体，将进气管中过来的气体均匀地分给两侧的第一出气管。
28.可选的，所述虹吸管包括内套管以及外套桶，所述内套管与外套桶均设置在集气腔内，所述内套管的一个管口位于所述外套桶内。
29.具体外套桶固定在曝气盒的内壁上，而内套管部分位于外套桶内，内套管部分位于曝气盒外，内套管位于曝气盒外的管口即为整个虹吸管的曝气口，气体先从集气腔经由外套桶与曝气盒的盒壁之间的间隙进入外套桶，再从外套桶进入内套管，最后从内套管位于曝气盒外的管口离开，从而完成曝气。
30.由于外套桶是圆形的，圆形的外套桶四周都可以流动气体，这样就保证了气体始终可以通过外套桶与曝气盒的盒壁之间进行进气，即使因为曝气盒不平整依然能够进气。
31.采用上述虹吸管的原因如下，因为有些膜堆采用u型槽曝气管进行曝气，如果采用u性槽曝气管存在以下问题如下：u型槽底部敞口，无积泥困扰，但对安装水平度要求极高，u型槽边侧开的出气孔相对u型槽整体水平，u型槽进气与水会形成一个界面，而该界面为完全水平，并加上水上下振动，而当u型槽安装后达不到预设的水平时，出气孔水平面就会与气水分界面发生偏差，偏低的出气口都会被水挡住，气都会从偏高的出气孔出气。
32.可选的，所述第一出气管上设置主气通道以及副气通道，所述主气通道及副气通道均与第二出气管相通。
33.具体主气通道与副气通道上均开设有出气接口，部分第二出气管与主气通道上的出气接口相接，另一部分第二出气管与副气通道上的出气接口相接，这样采用分气道供气，也一定程度上保证了各个第二出气管上均有气体流出，保证了曝气均一稳定。
34.可选的，所述第二出气管与所述第一出气管插接配合在一起。
35.具体第二出气管插接在第一出气管的出气接口上。
36.本发明的有益效果是：可以避免第一出气管内出现积水，且出气接口处不会堆积污泥。
附图说明：
37.图1是布气装置示意简图，
38.图2是进气管与分气管的配合关系示意图，
39.图3是第二出气管与曝气盒的配合关系示意图，
40.图4是第二出气管的结构示意简图，
41.图5是曝气盒的结构示意简图，
42.图6是第一出气管的结构示意简图。
43.图中各附图标记为：1、进气管；2、第一出气管；201、出气接口；202、主气通道；203、副气通道；3、曝气盒；301、备用孔；302、集气腔；303、插槽；4、分气管；5、内套管；6、外套桶；7、第二出气管；701、支管；702、出气口。
具体实施方式：
44.下面结合各附图，对本发明做详细描述。
45.如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，一种布气装置，包括第一出气管2以及曝气盒3，第一出气管2与曝气盒3相接，还包括第二出气管7，曝气盒3内设置有若干个独立且不连通的集气腔302，第二出气管7与第一出气管2的出气接口201相接，第二出气管7上设置有若干独立且不联通的气道，每个气道上的出气口702均各自与一个集气腔302相接，集气腔302上设置有虹吸管，出气接口201位于第一出气管2的最下侧管壁上。
46.上述布气装置中，第二出气管7与第一出气管2的出气接口201相接，出气接口201位于第一出气管2最下侧管壁上，这样即使第一出气管2内进水了，气体通入第一出气管2内时依然可以将水从第一出气管2排出去，水排出后出气接口201的通气面积大小也不会发生改变，这样可以保证第一出气管2内始终不会积水，且出气接口201的通气面积大小也不会发生改变，且出气接口201也不会因为积水中的污泥沉淀而被堵住。同时由于采用集气腔302先进行集气，而后再利用虹吸管进行曝气，虹吸管可以进行虹吸脉冲曝气，在相同低气量的情况下，先集气再利用虹吸管进行虹吸脉冲曝气的效果优于直接采用管子曝气，避免一端出气量极大一端不出气的极端现象，使得曝气量变得相对均匀，这样在一定程度上也降低了对第一出气管2安装水平度的要求。
47.综上，本装置可以避免第一出气管2内出现积水，且出气接口201处不会堆积污泥。
48.具体本方案中曝气盒3上设置有插槽303，第二出气管7卡夹在曝气盒3的插槽303内，这样便于拆装第二出气管7。
49.具体整个气流流通通道最窄处位于出气接口201处，这样可以对从出气接口201处离开的气体起到限流作用。
50.如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，第二出气管7呈v字状或者u字状。
51.采用上述结构的第二出气管7的原因如下，首先v字状或者u字状的第二出气管7自身呈轴对称结构，这样第二出气管7上就有两个大小及长度相等的支管701，出气口702位于每个支管701的端头处，这样可以保证气体从第一出气管2的出气接口201到第二出气管7的出气口702所走的行程大致相等，沿程所受的阻力大致相等，且同一根第二出气管7上的出气口702基本不存在高度差，所以同一根第二出气管7上每个出气口702排出气体的量基本
是相等的。
52.采用上述u字状或者v字状的第二出气管7的原因如下，因为传统膜堆一般采用穿孔曝气管或者u型槽曝气管进行曝气，如果采用穿孔曝气管时存在的以下问题：当从空心管进到该穿孔曝气管的气量不足时，若穿孔曝气管远端偏高，气都会从远端出气，若穿孔远端偏低，气则会都从近端的几个孔出；而且穿孔曝气官可能会有积泥，为了将积泥排出，只能在底部开几个尺寸较大(比出气口702的尺寸更大)的排泥孔把泥排出，而气也可能从这几个排泥孔出气，导致出气多的地方出更多的气，出气更不均匀；因此穿孔曝气管对气量要求、出气口702直径的大小、排泥孔径的大小、穿孔曝气管安装水平度要求都极高。
53.所以采用上述u字状或者v字状的第二出气管7，使得从几个出气口702中离开的气体量基本相等，这样保证曝气过程中曝气量基本相等，使得同一曝气盒3上的几个集气腔的布气量基本相等，曝气频率基本相等，曝气效果更好。
54.如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，曝气盒3上设置有备用孔301。
55.具体备用孔301位于第二出气管7与虹吸管的曝气口之间，备用孔301主要在起到一个备份作用，当虹吸管的曝气口堵住时，集气腔302内的备用孔301可以起到曝气作用。
56.如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，曝气盒3有多个，且曝气盒3关于第一出气管2呈轴对称分布。
57.如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，第二出气管7的管壁处于敞开状态。
58.具体第二出气管7是长方体状的管子，管子只有三个壁面，管子最下方的一侧处于完全敞开的状态，这样可以避免污水中污泥在第二出气管7内堆积，因为污水中的污泥是会结块的，如果不敞开，结块的污泥可能会堵住管路。
59.如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，曝气盒3的盒壁处于敞开状态。
60.具体曝气盒3是长方体状的管子，管子内分成了四个集气腔302，管子只有三个壁面，管子最下方的一侧处于完全敞开的状态，这样可以避免污水中污泥在第二出气管7内堆积，因为污水中的污泥是会结块的，如果不敞开，结块的污泥可能会堵住管路。
61.如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，还包括分气管4，分气管4与第一出气管2相接，第一出气管2上接有进气管1。
62.分气管4的作用是均分气体，将进气管1中过来的气体均匀地分给两侧的第一出气管2。进气管1的进气进入分气管4后，分气管4将气等分给各个第一出气管。
63.具体第一出气管是有多段拼接而成的，而非一体式的管子。
64.如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，虹吸管包括内套管5以及外套桶6，内套管5与外套桶6均设置在集气腔302内，内套管5的一个管口位于外套桶6内。
65.具体外套桶6固定在曝气盒3的内壁上，而内套管5部分位于外套桶6内，内套管5部分位于曝气盒3外，内套管5位于曝气盒3外的管口即为整个虹吸管的曝气口，气体先从集气腔302经由外套桶6与曝气盒3的盒壁之间的间隙进入外套桶6，再从外套桶6进入内套管5，最后从内套管5位于曝气盒3外的管口离开，从而完成曝气。
66.由于外套桶6是圆形的，圆形的外套桶6四周都可以流动气体，这样就保证了气体
始终可以通过外套桶6与曝气盒3的盒壁之间进行进气，即使因为曝气盒3不平整依然能够进气。
67.采用上述虹吸管的原因如下，因为有些膜堆采用u型槽曝气管进行曝气，如果采用u性槽曝气管存在以下问题如下：u型槽底部敞口，无积泥困扰，但对安装水平度要求极高，u型槽边侧开的出气孔相对u型槽整体水平，u型槽进气与水会形成一个界面，而该界面为完全水平，并加上水上下振动，而当u型槽安装后达不到预设的水平时，出气孔水平面就会与气水分界面发生偏差，偏低的出气口702都会被水挡住，气都会从偏高的出气孔出气。
68.如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，第一出气管2上设置主气通道202以及副气通道203，主气通道202及副气通道203均与第二出气管7相通。
69.具体主气通道202与副气通道203上均开设有出气接口201，部分第二出气管7与主气通道202上的出气接口201相接，另一部分第二出气管7与副气通道203上的出气接口201相接，这样出气接口201在主气通道202与副气通道203上交替分布，这样采用交替分布分气道供气，也一定程度上保证了各个第二出气管7上均有气体流出，保证了曝气均一稳定。
70.如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，第二出气管7与第一出气管2插接配合在一起。
71.具体第二出气管7插接在第一出气管2的出气接口201上。
72.本实施方式中第二出气管7上的各个支管701(即气道)的长度基本相等。作为一种变形实施方式，第二出气管7的各个支管701(即气道)也可以长度不相同，当长度不相同时，各个气道的宽度不相等，且气道之间也不连通。
73.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。