一种气体分散装置及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种气体分散装置及其应用。
【背景技术】
[0002] 在污水处理过程中，空气压缩设备(如空压机、鼓风机）产生的压缩气体通过曝气 管或曝气头向污水充氧，提供微生物所需的气体。曝气是采用相应的设备和技术措施，使空 气中的氧转移到混合液中而被微生物利用的过程。曝气的主要作用除供氧外，还起搅拌混 合作用，使曝气池内的活性污泥保持悬浮状态，与污水充分接触混合，从而提高传质效率， 保证曝气池的处理效果。
[0003] 鼓风曝气系统由鼓风机、曝气装置和空气输送管道组成。鼓风机将空气通过一系 列管道输送到安装于曝气池底部的曝气装置，经过曝气装置，将空气中的氧转移到混合液 中去。
[0004] 鼓风曝气系统中的气体分散装置主要分为微气泡、中气泡、水力冲击等类型。其 中，（1)微气泡曝气器采用多孔材料如陶粒、粗瓷等掺以适当的如酚醛树脂一类的粘合剂， 在高温下烧结成为扩散板、扩散管和扩散罩的形式，缺点是气压损失大，易堵塞，送入的空 气应预先通过过滤处理。（2)中气泡曝气器产生的气泡直径2-6mm，在过去主要是穿孔管。 穿孔管由钢管或塑料管制成，直径25-50mm，在管壁两侧下部开直径3-5mm的孔眼，间距 50-100mm。穿孔管不易堵塞，构造简单，阻力小；但氧的利用率低，动力效率低。（3)水力冲 击式曝气器以射流式空气扩散装置为主，利用水泵打入的泥、水混合液的高速水流的动能， 吸入大量空气，泥、水、气混合液在喉管中强烈混合搅动，将气泡粉碎为雾状，使氧迅速转移 至混合液中，氧转移效率可达20%，但是动力效率不高。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的为提供一种新的气体分散装置，采用本发明的气体分散装置扩散出 的气泡尺寸更小，氧转移效率更高。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种用于污水处理的气体分散装置，该气体分散 装置包括由壁1围成的空腔2,所述壁1的表面设置有气体扩散通孔5,所述装置还包括通 向所述空腔2的进气口 3,其中，所述空腔2中设置有进气管6,所述进气管6的一端与所述 进气口 3相通、另一端封闭，且管壁上设置有气孔7。
[0007] 采用本发明提供的气体扩散装置扩散出来的气泡直径小于1_，氧转移效率可以 稳定在30%以上，最高可达35%-40%。
[0008] 优选地，在壁1的每平方厘米的外表面上，所述气体扩散孔5的个数为1-30个。
[0009] 优选地，所述气体扩散通孔5的中心轴线与球心之间的距离h为0. 3-3cm。
[0010] 优选地，所述气孔7的孔直径为0. 5-10mm，优选为l-5mm，孔隙率为5-40%，优选为 8-35% ;优选，所述气孔7沿着进气管6的中心轴线设置在管壁上。
[0011] 优选地，所述空腔2的容积为30-4000ml。
[0012] 优选地，所述空腔2为空心球体。
[0013] 优选地，所述空腔2中还设置有对腔体2起到支撑作用的支撑骨架4,且所述支持 骨架4的支撑端连接到壁1的内表面上。
[0014] 优选地，所述支撑骨架4和进气管6均过球心，且相互垂直。
[0015] 优选地，所述进气管6管壁上的气孔7的中心轴线不过球心。
[0016] 优选地，所述进气管6的另一端延伸并固定到壁1的内表面上的限位孔内，所述支 撑骨架4的支撑端固定到壁1的内表面的限位孔内。
[0017]优选地，所述进气管6为圆管，管直径至少为5_，更优选为8_30mm。
[0018] 优选地，形成所述壁1的材质为弹性材料，所述弹性材料选自聚异戊二烯、丁苯橡 胶、聚丁二烯橡胶、乙丙橡胶和丁基橡胶中的一种或多种，所述壁1的厚度为0. 2-4cm，优选 为0. 5-2cm;形成所述进气管6与形成所述支撑骨架4的材质相同或不同，各种独立地选自 聚异戊二烯、丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、苯乙烯、聚烯烃、聚氨酯和聚酯 中的一种或多种。
[0019] 本发明还提供了所述气体分散装置用于污水处理的应用。优选情况下，在所述 气体扩散装置的内外压差为I-IOOkPa的使用状态下，所述气体扩散通孔5的孔直径为 0? 2-lmm，孔隙率为 1-20%。
[0020] 将本发明提供的气体分散装置应用于污水处理中后，能够更好地提供曝气效果， 使其中的活性污泥与污水和氧气充分接触，从而提高传质效率，保证曝气效果，使污水的处 理效果更佳。此外，在采用本发明的优选的实施方式时，停止曝气后，由于所述气体扩散通 孔5的中心轴线与球心之间的距离为0. 3-3cm，S卩，所述气体扩散通孔5的中心轴线不过球 心，且形成所述气体扩散装置的壁1采用弹性材料，因此，气体扩散孔的关闭性能好，可以 防止倒吸，而且不易造成通孔的堵塞。
[0021] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0022] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0023] 图1是说明本发明的气体分散装置的一种实施方式的示意图；
[0024] 图2是说明图1所述气体分散装置的俯视图；
[0025] 图3是说明图1所述气体分散装置的X-Y平面的剖面图；
[0026]图4是用于所述气体分散装置的进气管的示意图；
[0027] 图5是本发明的一种污水处理系统的示意图。
[0028] 附图标记说明
[0029] 1 :壁2 :空腔3 :进气口 4:支撑骨架5:气体扩散通孔
[0030] 6 :进气管7 :气孔8 :端头10 :气体分散装置
【具体实施方式】
[0031] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0032] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如"上、下、左、右"通常是指 参考附图所示的上、下、左、右；"内、外"是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
[0033] 按照本发明，气体分散装置包括由壁1围成的空腔2,所述壁1的表面设置有气体 扩散通孔5,所述装置还包括通向所述空腔2的进气口 3,其中，所述空腔2中设置有进气管 6,所述进气管6的一端与所述进气口 3相通、另一端封闭，且管壁上设置有气孔7。
[0034] 采用本发明所述的气体分散装置，含氧气体(通常为压缩空气）通过进气口 3被引 入进气管6中，通过进气管6管壁上的气孔7扩散到由壁1围成的空腔2中，并通过分布在 壁1表面的气体扩散孔5再次被分散成为更细小的气泡而从空腔2内部扩散到空腔2外面。 一方面，使得通过进气管6的气孔7扩散出去的气泡再次经过气体扩散通孔5的扩散而成 为更细小的气泡，另一方面，能够得以通过所述气体分散装置将气泡均匀扩散到待处理污 水中，以提高氧转移效率。
[0035] 按照本发明，所述空腔2由壁1围成。形成所述壁1的材质的种类的可选择范围 较宽，可以根据实际需要选择适当的材料，只要适于在其表面形成气体扩散通孔5并具有 一定的承载力即可。优选情况下，为了更易于形成气体扩散通孔5,且利于在停止曝气时气 体扩散通孔5的自闭合，形成所述壁1的材质可以为各种弹性材料，所述弹性材料优选选自 聚异戊二烯、丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶、乙丙橡胶和丁基橡胶中的一种或多种，通常情况下， 所述壁1的厚度为〇? 2-4cm，优选为0? 5-2cm。
[0036] 按照本发明，所述气体扩散孔5在壁1表面的分布情况（即数量和分布形式）可以 根据污水处理过程中的实际需要进行选择，优选情况下，为了更好地保证曝气供氧效果，在 壁1的每平方厘米的外表面上，所述气体扩散孔5的个数为1-30个，优选为2-20个。为了 更好地实现使扩散到空腔2外的气泡的尺寸更小以保证在污水处理过程中，氧气的溶氧量 以及活性污泥对氧的利用率，优选在所述气体扩散装置的内外压差为I-IOOkPa的使用状 态下，所述气体扩散通孔5的孔直径为0. 2-1_，孔隙率为1-20%。
[0037] 按照本发明，所述气体扩散通孔5在壁1外表面的形成方式可以采用本领域技术 人员公知的方法进行，例如通过机械式穿刺通孔。优选情况下，如图3所示，所述气体扩散 通孔5的中心轴线与球心之间的距离h为0. 3-3cm，优选为0. 5-2cm。即，所述气体扩散通 孔5的中心轴线不过球心。在停止曝气之后，由于空腔2内部的压力减小，外界的水压很容 易造成倒吸，因此，采用这样的优选的实施方式能够使气体扩散孔5的自闭性能更好，并可 以防止倒吸，而且不易造成气体扩散通孔5的堵塞。
[0038] 按照本发明，所述空腔2的容积可以根据曝气的需要设置成适当的大小，通常，所 述空腔2的容积为30-4000ml。所述空腔2的容积指：以空腔的内壁为基准，计算空腔2的 体积。
[0039] 按照本发明，所述空腔2可以为各种形状，例如，柱状、正方体、长方体等，优选，为 了避免产生死角，且为了制作方便，按照本发明的一个具体的实施方式，所述空腔2为空心 球体。
[0040] 按照本发明，所述进气口 3用于引入含氧气体，并形成于空腔2的壁1上。进气口 3的开口大小只要适应于进气管6的管口大小，使得所述进气管6的一端与所述进气口 3相 通，并保证二者紧密连接即可。进气口 3的设置方法可以采用本领域技术人员公知的方法 进行。
[0041] 按照本发明，所述进气管6主要起到引入由外界送入的含氧气体(通常为压缩空 气)，并使其从进气管6管壁的气孔7中扩散出去的作用。即，所述进气管6的一端与进气口 3连通，为了保证全部被引入的