专利名称：闭塞型自然水域的净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于湖泊、蓄水池、调节水池或水库等闭塞型自然水域的净化装置，特别是涉及一种备有曝气装置的闭塞型自然水域的净化装置，所述曝气装置能够向闭塞型自然水域施放细微的富氧气体等的气泡，且能在闭塞型自然水域内形成一股强劲而稳定的循环流。
随着现代人类生活方式的高级化，湖泊等自然水域的营养含量不断增加，自然环境遭到污染和恶化。
为净化此种闭塞型自然水域，曾有各种曝气方式采用，例如利用设在湖泊等水中的环状或板状的曝气装置，从其微孔向水中加压喷出空气，用以施放微细气泡的方式，以及将空气输进旋转桨叶或放水管的剪断力所形成的水流内以产生微细气泡的方式，或是将湖泊等的水抽出并当场将其喷撒的喷水方式，还有一种方式是用浸没在湖水之中并垂挂起的空气扬水筒间歇性地喷出空气，以此在湖泊等水域中产生对流。
采用上述各种方式进行曝气，基本上是靠空气的输送量以及曝气装置的设置数量来进行必要的调节的。然而，要想开发一种节省能源的、以处理高质量的湖泊等水为目的的高性能闭塞型自然水域净化装置，就需要做到可以产生大量富氧气体气泡，并能控制气泡的发生量，施放量以及包括这些因素的循环流的形成。
前面所述的曝气方式之中，不论在散气管、散气筒上开设多么细小的孔，都会因为当气泡从细孔中喷出时受气泡的表面张力的影响，其结果几乎都成为喷撒式的散气方式，或是用旋转桨叶或突起体的剪断力而产生气泡的方式，因此，有如下各种缺点。例如，用散气管、散气板、散气筒的散气方式，不论开设多么小的微孔，都会因为气泡从微孔喷出时的气泡的表面张力，结果产生直径达数毫米的大气泡，而不能产生比它小的气泡。另外，还存在因长时间的运转而造成动力费用的增大以及微孔堵塞等问题。
此外，上述利用旋转桨叶或突起体的剪断力的方法中，存在着由于同桨叶或突起体的接触而破坏水生动物和微小生物的问题。
存在着上述缺点或问题的以往的闭塞型自然水域净化装置的曝气装置，由于其微细气泡的发生量小，而无法在湖泊等水中增加氧气的溶解量。还由于不能简单地控制微细气泡的直径大小及其发生量，也不能形成强劲而稳定的循环流，所以，不能有效地进行湖泊水等的净化处理。
本申请的发明人为解决上述技术问题，经过反复潜心研究，开发出一种备有曝气装置的闭塞型自然水域净化装置，所述曝气装置可容易地向湖泊等水中施放微小气泡，并能在该水域中形成良好的循环流。
本发明是如下所述的闭塞型自然水域净化装置。
第1发明是一种闭塞型自然水域的净化装置，其特征在于，该种净化装置将旋转式曝气装置装设在闭塞型自然水域的底部，所述旋转式曝气装置包括在其内壁上固定着螺旋板的圆筒体和在该圆筒体下方开口部的正下方与开口部保持一定间隔地配置着的气体施放口。
第2发明是根据上述第1项发明所述的闭塞型自然水域净化装置，其特征在于，所述圆筒体是一个全部或上方部呈逐渐收缩状的圆筒体。
第3发明是根据第1项或第2项发明所述的闭塞型自然水域净化装置，其特征在于，所述螺旋板有多条。
第4发明是根据第1项至第3项发明中任意一项所记述的闭塞型自然水域净化装置，其特征在于，在所述圆筒体之内的中心轴上设有螺旋板的支承支柱。
第5发明是根据第1项至第4项发明中任意一项所述的闭塞型自然水域净化装置，其特征在于，所述圆筒体的下方开口部的口径是逐渐缩小的。
第6发明是根据第1项至第5项发明中任意一项所述的闭塞型自然水域净化装置，其特征在于，固定在圆筒体内壁上的螺旋板有多条，其螺纹升角为0.7～1.3。
以上各项发明具有以下几点效果第1，本发明中的曝气装置与以往的喷撒方式中的曝气装置相比，其压力损失小，向流动水中施放气泡的施放量显著提高。
第2，本发明中的曝气装置所产生的细小气泡的平均直径可小至数百微米以下，因此，氧化气体气泡与湖泊等水的接触面积比以往的方式提高至10～100倍，气泡的停留时间可提高到10～100倍，从而大幅度地提高了氧气的溶解量。
第3，由于采用了呈逐渐收缩状的圆筒体，所以加快了上升气液二相流的流速，因而可在闭塞型自然水域内形成强劲而稳定的循环流。而且又由于在逐渐收缩状的圆筒体内没有其它突起物存在，所以几乎没有压力损失。
第4，靠水流与高速旋转桨叶或突起物相冲撞而进行曝气的方式，存在着破坏微小生物的问题，但本发明却几乎不会发生上述问题。
第5，由于圆筒体的下部开口部的口径是逐渐缩小的，所述伴随气体上升的空气升力效果进一步提高，在湖泊等内形成循环流，防止其深部有沉渣淤积沉淀，从而实现通过曝气来进行净化处理。
第6，由于从设在下方的空气输送管喷出的空气团是在圆筒体内上升的过程中分散成细小气泡，因此曝气装置几乎不会产生喷孔堵塞。
以下结合附图对本发明的几个实施例加以说明
图1是备有本发明实施例的旋转式曝气装置的闭塞型自然水域净化装置应用于湖泊时的整体结构示意图;
图2备有本发明的旋转式曝气装置的闭塞型自然水域净化装置应用于净水场混和池时的整体构造示意平面图;
图3是本发明实施例的旋转式曝气装置的圆筒体的局部剖开斜视图;
图4是本发明实施例的旋转式曝气装置的局部剖开斜视图;
图5(a)、(b)分别是本发明实施例的旋转式曝气装置的平面图及纵剖视图;
图6是以往的单管曝气式装置与本发明实施例中的曝气装置所发生的气泡的直径及气泡发生率等的分布图。
图1是备有本发明的旋转式曝气装置的闭塞型自然水域净化装置应用于湖泊时的整体结构示意图。
图中，65是空气输送管，6是本发明采用的旋转式曝气装置，1是湖泊等水，3是鼓风机或空气压缩机。
在图中，从闭塞型自然水域的空气输送管65的端部将用于净化的空气经过旋转式曝气装置6施放到闭塞型自然水域1之中。
在旋转式曝气装置6的内部，上升的气体以及伴随该上升气体的空气升力效果将闭塞型自然水域的水带动上升，在此过程中使气泡变得细小，并在瞬时间内完成气液更新。然后，由于气流混合流流经内部设有螺旋板的圆筒体，而在水域内形成强劲的循环流，因此，微小气泡被输送到闭塞型自然水域的深层，其中一部分还可以到达旋转曝气装置的下部开口。
将上述过程周而复始地进行，湖泊等水1的氧气溶解量便增加，进而使水域底层的无氧水团扩散，由此使因营养成分高而被污染的湖泊等的水得到净化、再生。
在上述闭塞型自然水域净化装置中，所采用的曝气装置如图3以下各图所示，使用了内部固定着螺旋板的圆筒体，因此，首先可以避免以往使用散气管的方法时因压力损失而需要的大量能源，其次，由于它是利用剪断力来使气液变得细小的，所以不会象使用散气管那样产生大气泡，而是产生直径极其小的和直径比较大的两种气泡，这样就扩大了气泡与湖泊水的接触面积，使气体溶解于水的速度异常提高，其结果使湖泊等水的COD和BOD的含量下降。
图2是本发明的闭塞型自然水域净化装置应用于净化场混合池时的整体构造示意平面图。
图2显示了净化场混合池的一部分，在池中，为取得净化水，需在入口2′处向进入净化水渠2的闭塞型自然水域的水中混入活性炭粉等，但由于混入的炭粉等沉降到水渠中，造成活性炭等的需要量增加。比如当闭塞型自然水域以7m/秒的流速通过净化水渠中，在70m长的水渠中几乎所有混入的活性炭都沉降了，这一事例便是极有代表性的。
这时，如果将本发明的旋转式曝气装置6向上倾斜着设在水渠2的几处，并向它们用鼓风机或空气压缩机3通过阀门4输送净化空气，那么活性炭粉就会附着到微小气泡上被运送到水渠的下游，同时又可防止活性炭沉降到水渠的拐角底部。
图3是本发明实施例的闭塞型自然水域净化装置中的旋转式曝气装置的圆筒体的局部剖开斜视图。
图中，60是(树脂制的)圆筒体，61是螺旋板，62是螺旋板支承支柱，63是使其下方开口部缩小了的气液导入部。
图4是本发明实施例的闭塞型自然水域净化装置中的旋转式曝气装置的局部剖开斜视图，图5(a)、(b)分别是其平面图及纵剖视图。
在此，气体(通常是空气)由气体输送管65供应，由空气施放口66向安装在支架64上的旋转式曝气装置的圆筒体60供气。
另外，支架64与气液导入部63及气体输送管65是用强力粘接剂等或用焊接固定起来的，然后它们被安装用“U”字形箍68固定在曝气装置安装架台67上。
在同一图中，气体按箭头指示方向流入气体输送管65内，并在空气施放口66处以空气团的形态被施放到闭塞型自然水域中。该空气团在靠浮力上升的过程中被导入气液导入部63中，进而沿着螺旋板61在上升的同时增加旋转，同时与圆筒体内的旋转着的闭塞型自然水域的水之间形成剪断力，因此变成微小气泡。在本实例中，螺旋板61以90°间隔共安装了4条，螺纹升角为1.0。通常螺纹升角以0.7～1.3左右为宜。
然后，含有生成的微小气泡的气液二相流在逐渐缩小的圆筒体60′内部进一步加快了上升的速度，并在闭塞型自然圆筒体内连续地形成了一个强劲而稳定的循环流，将微小气泡运送到圆筒体的深层。
图6是以往的单管曝气式曝气装置与本发明实施例中的曝气装置所发生的气泡的直径及气泡发生率等的分布图。两者的测定条件如下试验水槽(L×B×H) 1660mm×520mm×1860mm水深(D) 1600mm空气量(QA) 130(l/min)测定位置(水深) 930mm(宽度) 80mm(距离中心的距离) 560mm本发明的曝气装置，在闭塞型自然水域内的设置以配设多个为宜，特别是以3～5个为一组，以适当的距离为间隔，配设在湖泊等的底部中央和两侧为宜，这样可在湖泊等水域内形成强劲而稳定的循环流。
发明的效果说明如下如以上实施例所记述的那样，本发明可以达到许多优异的效果，具体如下1.本发明所采用的曝气装置，与以往的喷撒式的曝气装置相比，压力损失减少，而在闭塞型自然水域中的气泡发生率大幅度地提高了。
2.在以往的喷撒方式中，虽然可以把用工业陶瓷等制作的不规则多孔管的孔径制成小到以微米计，但由此发生的气泡的直径平均要达到数毫米左右，而本发明所采用的曝气装置所产生的微小气泡的平均直径可以小到数百μm至数十μm。这就可以大大地扩大湖泊等的水与富氧气体等的气泡的接触面积，从而大大提高湖泊等水中的氧气溶解量。
3.由于采用了呈逐渐收缩状的圆筒体，所以提高了上升气液二相流的旋转上升流速，可在闭塞型自然水域内形成强劲而稳定的循环流。此时，逐渐收缩状圆筒体内的压力损失几乎没有。
4.特别是由于圆筒体下部开口部是向内收缩着的，这样就可以提高伴随气体上升的空气升力效果，从而将闭塞型自然水域中水底附近的沉降渣滓卷起，防止水底附近的腐败。
5.以往靠与高速旋转的桨叶或突起物的冲撞进行曝气的方式，存在着破坏微小生物的问题，但本发明完全不存在此类问题。
6.本发明的旋转式曝气装置，从其空气施放口喷出的空气团是在上升过程中变成细小气泡的，因此不会发生曝气装置的气孔堵塞的现象。
权利要求
1.一种闭塞型自然水域的净化装置，其特征在于，该种净化装置将旋转式曝气装置装设在闭塞型自然水域的底部，所述旋转式曝气装置包括在其内壁上固定着螺旋板的圆筒体以及在该圆筒体下方开口部的正下方与开口部保持一定间隔地设置着的气体施放口。
2.根据权利要求1所述的闭塞型自然水域净化装置，其特征在于，所述圆筒体是一个全部或上方部呈逐渐收缩状的圆筒体。
3.根据权利要求1或2所述的闭塞型自然水域净化装置，其特征在于，所述螺旋板有多条。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的闭塞型自然水域净化装置，其特征在于，在所述圆筒体的中心轴上设有螺旋板的支承支柱。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的闭塞型自然水域净化装置，其特征在于，所述圆筒体的下方开口部的口径是逐渐缩小的。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的闭塞型自然水域净化装置，其特征在于，固定在圆筒体内壁上的螺旋板有多条，其螺纹升角为0.7～1.3。
全文摘要
本发明提供一种备有旋转式曝气装置的用于闭塞型自然水域的净化装置，所述旋转式曝气装置可向湖泊、水库等闭塞型自然水域内高效率地施放微小气泡。其结构是，在闭塞型自然水域的底部垂直地设置着旋转式曝气装置；该装置由内壁固定着螺旋板的圆筒体和在该圆筒体下方开口部的正下方与开口部保持一定间隔地设置着的空气施放口构成；将固定在竖立在圆筒体内中心处的螺旋板支承支柱上的螺旋板再固定到圆筒体的内壁上为宜。
文档编号C02F1/22GK1072662SQ92113369
公开日1993年6月2日 申请日期1992年11月20日 优先权日1991年11月27日
发明者大成博文, 森元光雄, 佐贺孝德 申请人:大岛工机株式会社