专利名称：膜片式拱形微孔曝气器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及废水生物处理设备，具体地说是一种膜片式拱形微孔曝气器。
曝气器是废水生物处理工艺中的关键设备，它在水处理流程中起着供氧、传质、搅拌和混合水流的重要作用，它的效率高低直接关系到整个水处理系统的处理效果和运行费用。因此，几十年来世界各国都一直致力于这类设备的技术开发和创新；国内自七十年代起也开始进行这方面的研究和应用。起初是穿孔曝气器，这类曝气器的孔径达3.0mm左右，孔间距达100mm，布气很不均匀，易堵塞，氧利用率低于15％，动力效率低于2.5kgO2/kw.h；穿孔管曝气器，由于是属于大孔曝气范围，曝气效率低下，在大面积池内使用，易出现严重堵塞现象，造成局部曝气死区，这类曝气装置目前已不能和微孔曝气技术相提并论；到八十年代初研制出盘式烧结陶瓷微孔曝气器，微孔孔径200μm左右，曝气效果明显好于前者，但由于陶瓷布气板较厚，微孔气道外大内小，也易堵塞，且停气后水极易倒灌进供气管道；陶瓷微孔曝气器由于布气材料采用陶瓷，其结构强度和抗腐蚀性能要比前者好，使用寿命长，但由于采用烧结陶瓷技术开设微孔，属钢性开口，膜板厚度大，膜板上的微孔气道长且呈进气口小出气口大，对气源要求先经过除尘处理，运行时易被污泥堵塞，孔内污泥清除不易；停气时易发生水体倒灌入供气管道，而且从运行效果看，这类曝气器的效率也远不如弹性膜片式曝气器，目前在国内也较少应用；到九十年代初引进美国橡胶膜片盘式微孔曝气器，膜片微孔孔径缩小至120μm左右，膜片厚度只有2.0mm，富有弹性，曝气时微微鼓起，停气时收缩，曝气效果又明显好于前两者，氧利用率达20％。动力效率达4.5kgO2/kw.h，但由于是平板式膜片结构，在水池内经一段时间运行后，膜片上易堆积污泥，堵塞微孔，降低曝气效率，且由于膜片局部堵塞，曝气时会引起膜片表面张力增大，使用寿命减短，有时还会出现局部爆裂；另外为防止水倒灌进供气管道，其结构上特增设逆止阀，也增加了无效曝气阻力，降低了动力效率；平板形膜片式微孔曝气器，是国内目前应用最多的一种类型曝气器，自91年从国外引进以来已有近十年历史，它比前几种曝气器较优的地方就在于采用了弹性膜片微孔技术，这种膜片很薄，只有2毫米厚，微孔只有100微米左右，一个曝气器上可开设几千个微孔，在水池内产生的气泡直径小于3毫米，曝气效果比前几种类型有大幅度提高，且因采用弹性膜片，微孔密闭性较好，不易被外界污泥堵塞，清洗较前几种产品容易；但这种产品的缺点就在于其采用平面结构和膜片直向打孔技术，长期运行膜片松驰后不能贴紧支承座，污泥易在膜片上堆积，局部堵塞曝气微孔，造成曝气效率下降，且因膜片表面因局部堵塞造成受力不均匀，有些地方张力过度，造成膜片过早老化受损，减少使用寿命，另外，因膜片采用直向打孔技术，微孔停气时关闭并不十分严密，若打孔技术较差，水体倒灌进曝气器的可能性就很大，为防止水体进入供气管道，这类曝气器普遍在进气口增设逆止阀，增加了无效阻力，大大降低了曝气效率；球冠形膜片式微孔曝气器，这种曝气器也采用弧形膜片，顶部进气方式，但膜片弧形弓高较短，与平板形膜片式曝气器相比有一定提高，但它的膜片采用单端固定方式，曝气时顶部膜片高高鼓起，下部周边膜片被拉伸贴紧支承座，因下部周边膜片的开孔密度远大于膜片顶部中心区，造成膜片表面布气极不均匀，膜片表面受力也不均匀，在长期运行中，顶部膜片张力过度，易疲劳受损，缩短使用寿命；这种曝气器仍采用直向膜片打孔技术，其微孔密闭性不是十分严密，因而整个曝气器的抗水体倒灌能力不是很可靠。
本实用新型的目的在于提供一种改进的膜片式拱形微孔曝气器，它可克服现有技术中的一些不足。
本实用新型的技术方案是这样实现的一种膜片式拱形微孔曝气器，它主要包括由上、下支承座组成的支承座，在支承座上设有微孔的弹性橡胶膜片，在支承座中设有向膜片供气的供气道，其特征在于膜片包蒙在上支承座上，将膜片的顶部和下部周边进行固定，顶部中心为带有固定螺栓的拱形曲面膜片，供气道为环形。
本实用新型与现有技术相比较具有以下结构特点和功能1、采用拱形结构，本实用新型产品的膜片和膜片支承结构均采用拱形结构，在运行使用上具有优异的滑泥和防积泥效果，大大提高了曝气效率，延长了膜片使用寿命；在同等直径的条件下，拱形膜片的表面积要比平板形膜片大1.3～1.4倍，也就是说在同等曝气量规格的条件下，膜片上微孔密度减小，孔间距增大，大大提高了膜片的抗撕裂性能，延长了使用寿命；2、采用环形气道和两端式膜片固定结构，可防止水体倒灌，由于曝气器是从膜片中心供气再向周边扩散，在供气时，膜片向上鼓起，在膜片和上支承座间形成一个气室(气垫层)，再通过膜片微孔向外扩散气体，若采用单端固定方式，即仅固定膜片下部周边，势必造成供气时弹性膜片中心高高鼓起，下部周边受拉而贴紧支承座，大量气体往膜片中心走，但因膜片下部微孔密度要远大于中心处，这样就会大大影响膜片布气的均匀性，且因膜片表面受力不均匀，中心膜片在长期运行中受拉过度会大大减少使用寿命；本设计支座顶部采用环形气道和膜片中心用螺栓压紧及下部周边用夹圈压紧的两端固定方式，既满足了从膜片中心供气再向周边扩散的要求，又使膜片中心和下部周边受力均匀，大大提高了膜片表面布气的均匀性和曝气效率，据实际运行测定，两端固定方式比单端固定方式布气均匀性提高60～80％，曝气效率大为改善；3、采用膜片中心加厚和侧向打孔技术及增设阻水圈，由于供气方向是从中心向下部周边扩散，膜片中心在运行启动时比周边受力大，易疲劳松驰，因此适当地加厚膜片中心层有利于提高运行效率和延长使用寿命，本设计采用特制模具和橡胶配方增加了阻水圈内侧膜片中心的厚度和强度；一般膜片开设微孔采用直向打孔技术，即开孔方向与膜片垂直，有时受力过度会使膜片穿透性过大，在运行启闭时易使水体倒灌进曝气器内，本设计采用独特的侧向打孔技术和设备，即可使开孔方向与膜片表面成一定向角度，在这一产品设计上，开设矩形微孔，以同心圆方式由膜片中心向周边逐步增大孔数，上下层交错排列，微孔短边以与膜片表面成50°角度顺膜片弧度倾斜，膜片微孔进出口处形成一个交错搭接，膜片微孔外侧搭接口偏向拱形膜片下部，在膜片布气运行启闭时在水压的作用下正好形成一个单向阀，可有效地阻止水体倒流；为进一步提高曝气器抗水体倒罐能力，在拱形膜片内表面中心无孔区处又特设一个阻水密封圈，在停止曝气时，膜片缩回支承座，阻水圈镶嵌在支承座顶部相应的凹槽内，可有效地阻止水体倒灌进支承座环形气道；因采用了以上两种有效措施，彻底杜绝了水体倒灌的可能性，所以可从曝气器结构上根除平板式膜片曝气器内普遍设置的逆止阀，大大提高了曝气效率，降低了运行成本；4、结构上采用了完善的密封措施，本设计各连接件相接处都采用柔性连接，从曝气器进气口、上下支承座气道间、膜片顶部螺栓孔和上支承座螺栓套筒口间及膜片下部与上下支座镶嵌部位的连接处都采用弹性材料密封及在结构设计上保证了固定密封材料的可靠性，大大提高了这些连接处的气密效果和曝气器的运行效率及安全可靠性；5、本实用新型根据废水生化处理工艺和微污染水源水生化处理工艺的不同特点可分为两种类型，前者为JT—2型，后者为JT—1型，两者的支承座结构相同，膜片的形状也大致相同，但两者的开孔方式、开孔密度和排列方式不同，可最大限度地满足两种不同水处理工艺的曝气要求，提高生产运行效率，降低运行成本。根据运行实测本实用新型产品的技术指标如下氧利用率＞25％，充氧能力＞0.23kg/h，理论动力效率＞5.5kg/kw.h，服务面积0.5～0.6m2/个，阻力损失＜3500Pa；6、本实用新型采用拱形膜片，膜片比表面积大，抗撕裂性能好，滑泥和抗积泥性能优，膜片供气口设在曝气器顶部，供气方向由顶部向下部周边扩散，膜片顶部还设有阻水密封圈，膜片又采用先进的侧向打孔技术，微孔顺膜片弧度方向倾斜，微孔口膜片搭接处在运行启闭时具有单向阀作用，在采用这几种先进技术后可杜绝水体倒灌的可能性和不用再另增设单向阀，大大提高了曝气器运行效率，延长了使用寿命；7、本实用新型产品的拱形膜片的两端固定结构，中心环形气道，膜片中心加厚及侧向打孔等技术的应用无疑又大大提高了一步，产品的生产运行效率和使用寿命及安全性又有新的提高；8、本实用新型产品的另一个重大创新是区分了废水生化处理工艺和微污染水源水生化处理工艺的差别，根据这两种工艺的各自特点，分别设计了与之相对应的膜片结构和微孔布置方式，大大提高了后一种工艺的运行效率，这在国内还是首创。
图1是本实用新型的整体装配图图2是本实用新型结构剖面图图3是本实用新型中的曝气器顶部气道和膜片开孔结构示意图
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
请参见图例，本实用新型主要包括由上支承座4、下支承座7组成的支承座，在支承座上设有微孔的弹性橡胶膜片2，在支承座中设有向膜片2供气的供气道12，它区别于现有技术在于膜片2包蒙在上支承座4上，并将膜片2的顶部和下部周边进行固定，膜片顶部中心为带有固定螺栓的拱形曲面膜片，供气道12为环形，在实施例中膜片顶部设有固定螺栓1，在上支承座4设有螺栓套筒22，该螺拴套筒22与下支承座的螺栓紧固，膜片2下部周边采用夹圈6固定，膜片顶部螺栓孔与上支承座螺栓套筒孔之间设有密封圈，上、下支承座环形气道间设有环形密封圈8、9，在膜片下部周边设有向内折起的密封带20，中心处为带有环形气道的拱形膜片支承座；本曝气器通过使用上、下环形插接板13、14和下活动插接板15固定在供气管道上，碗形下支承座底部中心有一圆形进气短管11，此短管和供气管道上的供气口相连接，两接口之间用密封圈10进行密封；膜片上、下支承座中心部位设有一环形供气道12，并一直延伸至上支承座4顶部，上、下支承座气道连接处采用环形密封圈8和9密封；下支承座中心设有环形螺栓固定支座21，内侧刻有螺纹18；连接螺栓1穿过橡胶膜片和上支座中心环形螺栓套筒22进入下支座中心处的螺栓支座，用螺纹将上、下支座连接在一起，上支承座顶部设有环形阻水圈凹槽17，拱形橡胶膜片2包蒙在拱形上支承座上，膜片中心开有一圆形螺栓孔，在膜片螺栓孔和上支承座螺栓套筒口之间设有一环形密封圈3，膜片内侧表面中心还设有一环形阻水圈5镶嵌在上支承座中心气道外侧的环形凹槽17内；本实施例的膜片上支承座4下方有一与之配合的碗形下支承座7，下支承座7中心设有螺栓紧固支座21和环形气道12，上、下支承座用螺栓1连接，上支承座外侧下边向内收缩并向下延伸形成环边19，拱形膜片外侧下部向内收缩，设有一定厚度的环形密封带20正好镶嵌在上、下支承座连接处形成的凹槽内，下支承座的上部外侧刻有外螺纹23，膜片夹圈6下部刻有内螺纹24，夹圈上部套在膜片的下部周边上，夹圈下部用螺纹方式固定在下支承座上，这样就将橡胶膜片的环形密封带20固定在上下支座间形成气密封。在膜片中心设有无孔区，无孔区的厚度大于开孔区，在膜片内表面的无孔区边缘设置环形阻水密封带，拱形橡胶膜片中心阻水圈内侧不开设布气微孔，内侧膜片厚度大于外侧，微孔16在拱形膜片上呈同心圆上下层交错排列，由顶部向下部周边密度逐步增加，微孔16在拱形膜片上近似呈矩形，微孔短边切口顺拱形弧面倾斜，可提高曝气器暂停曝气时微孔的密闭性能，切口闭合时切口上下交错搭接，能更有效地阻止水体倒流。
权利要求1.一种膜片式拱形微孔曝气器，它主要包括由上、下支承座组成的支承座，在支承座上设有微孔的弹性橡胶膜片，在支承座中设有向膜片供气的供气道，其特征在于膜片包蒙在上支承座上，将膜片的顶部和下部周边进行固定，顶部中心为带有固定螺栓的拱形曲面膜片，供气道为环形。
2.根据权利要求1所述的微孔曝气器，其特征在于膜片顶部设有固定螺栓，在上支承座设有螺栓套筒，该螺拴套筒与下支承座的螺栓紧固，膜片下部周边采用夹圈固定，膜片顶部螺栓孔与上支承座螺栓套筒孔之间设有密封圈，上、下支承座环形气道间设有环形密封圈，在膜片下部周边设有向内折起的密封带。
3.根据权利要求1所述的微孔曝气器，其特征在于膜片上、下支承座中心部位设有一环形供气道，并一直延伸至上支承座顶部。
4.根据权利要求1所述的微孔曝气器，其特征在于上支承座顶部设有环形阻水圈凹槽。
5.根据权利要求1所述的微孔曝气器，其特征在于膜片上支承座下方有一与之配合的碗形下支承座，下支承座中心设有螺栓紧固支座和环形气道，上、下支承座用螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的微孔曝气器，其特征在于在膜片中心设有无孔区，无孔区的厚度大于开孔区，在膜片内表面的无孔区边缘设置环形阻水密封带。
7.根据权利要求1所述的微孔曝气器，其特征在于微孔在拱形膜片上近似呈矩形，微孔短边切口顺拱形弧面倾斜。
8.根据权利要求1所述的微孔曝气器，其特征在于微孔在拱形膜片上呈同心圆上下层交错排列，由顶部向下部周边密度逐步增加。
专利摘要本实用新型公开了一种膜片式拱形微孔曝气器,其特征为:膜片包蒙在上支承座上,将膜片的顶部和下部周边进行固定,顶部中心为带有固定螺栓的拱形曲面膜片,供气道为环形。使用本实用新型,既满足了从膜片中心供气再向周边扩散的要求,又使膜片中心和下部周边受力均匀,大大提高了膜片表面布气的均匀性和曝气效率,提高了膜片的抗撕裂性能,延长了使用寿命。
文档编号C02F3/20GK2464723SQ0121005
公开日2001年12月12日 申请日期2001年1月4日 优先权日2001年1月4日
发明者张华 , 于龙庆, 李罗中 申请人:张华 , 金坛市塑料厂