一种梯田式跌水曝气组件及其装置制造方法

一种梯田式跌水曝气组件及其装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种梯田式跌水曝气组件，所述梯田式跌水曝气组件由5-10级跌水曝气元件构成，每级跌水曝气元件高差为0.2-0.5m。其中每级跌水曝气元件由多个尺寸均一的跌水曝气单元连续拼接而成，相邻两级跌水曝气元件相互嵌入。本发明优选所述跌水曝气单元为弧形。本发明利用地形落差，水流下落过程中与空气接触面积增大和内部搅动的特点，增加氧的传质速率，实现快速补充水体中消耗的溶解氧的目的。具有较强的连续性，布设高差灵活，能耗低，噪音小，构造简单等优点。
【专利说明】一种梯田式跌水曝气组件及其装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及水处理【技术领域】，具体涉及一种可应用于人工湿地、污水处理、景观池塘等系统中曝气增氧组件及其装置，可单独使用，也可与其他曝气方式联合使用。

【背景技术】
[0002]水污染是目前环境问题的主要方面，我国现阶段用于治理受污染水体主要通过活性污泥法以及其衍生出的其他方法。活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称.利用其吸收和分解水体中的污染物质达到净化水质的目的，为确保整个处理流程中活性污泥的活性、保证处理效率需要为水体中提供稳定的溶解氧。因此，曝气系统应运而生。传统的曝气方式主要有机械曝气和鼓风曝气两种，其连续运行时存在能耗高、噪音大、设备费用昂贵、控制不当会破坏活性污泥团体稳定性降低处理效果等缺点，应用受到限制。
[0003]有鉴于此，特提出本发明。


【发明内容】

[0004]本发明的第一目的在于提供一种用于污水处理预处理系统中梯田式跌水曝气组件，其原理主要在于利用地形落差，水流下落过程中与空气接触面积增大和内部搅动的特点，增加氧的传质速率，实现快速补充水体中消耗的溶解氧的目的。具有较强的连续性，布设高差灵活，能耗低，噪音小，构造简单等优点。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种梯田式跌水曝气组件，所述梯田式跌水曝气组件由5-10级跌水曝气元件构成，每级跌水曝气元件高差为0.2-0.5111。
[0006]其中，阶梯数根据复氧量自由设定，每级跌水曝气元件高度差均一。采用这种级数与高度差的设置，能够保证本发明所述的50%~70%的复氧率。
[0007]本发明所述的梯田式跌水曝气组件，每级跌水曝气元件由多个尺寸均一的跌水曝气单元连续拼接而成，相邻两级跌水曝气元件相互嵌入。所述跌水曝气单元的面积根据曝气量自由设定。
[0008]本发明水流断面的设计并不具有严格局限性，可根据景观需要灵活选择半圆形、椭圆形、三角形、六边形等其他形状，但以弧形的应用效果最佳，所述弧形的半径为0.
[0009]本发明所述梯田式跌水曝气组件，任意相邻两级的跌水曝气元件上的跌水曝气单元交错分布，优选呈鱼鳞状分布，以获得更理想的跌水曝气效果。
[0010]本发明所述梯田式跌水曝气组件，所述弧形的扇面角度为120° -140°。
[0011]本发明所述梯田式跌水曝气组件的跌水区域宽度可视具体情况而定，如8-200，优选 10111。
[0012]本发明所述梯田式跌水曝气组件的跌水区域宽度与长度比可视具体情况而定，优选4:3，以使最合理的设计实现最好的曝气效果。
[0013]本发明所述梯田式跌水曝气组件具有如下特点:①采用分级多段式跌水方案，一般以5~10级为佳，可根据复氧量的需要在设计时自由调节。设置梯田的地点可根据处理工艺本身水位落差而定，避免了使用水泵提升水位而产生的不必要能耗。施工时可采用向下挖深或者人工垫高的方式建设，表面采用防水材料铺设，避免长期使用后污水下渗引起地基不稳等问题。②跌水断面优选采用弧形设计。空气中氧向水中传递受到接触面积的限制，较大的接触面积有利于传质效率的提高。因此采用弧形断面保证水流与空气有足够的接触面，且采用上下级交错排列的方式(类似鱼鳞),保证水流扰动且增加了水力停留时间，保证了足够的传质动力。③作为废水处理的预处理环节，其多级断面为微生物的生长提供了良好的附着环境，有利于解决传统生物滤池工艺中微生物挂膜困难的问题，其自身形成一个小型系统，对进入整个大处理流程的废水起到一个预处理的作用。
[0014]本发明的第二目的在于提供一种用于污水处理预处理系统中的梯田式跌水曝气装置，所述装置包括依次连接的格栅、上述梯田式跌水曝气组件、生物强化沉淀池、预曝气池及湿地处理系统，所述格栅连接预处理进水，所述湿地处理系统连接河流。
[0015]其中，所述湿地处理系统为传统人工湿地处理系统或用于景观设计的活水复氧循环系统。
[0016]其中，所述格栅、生物强化沉淀池、预曝气池均为常规结构。
[0017]本发明所述梯田式跌水曝气装置可适用于山区有梯度的山体表面，在平原地区可通过人工挖深或垫高的方式实现。
[0018]采用上述设计方案，本发明具有如下有益效果:
(1)无传统曝气方式中能耗高，曝气系统易堵塞，人工管理困难等劣势，实现处理流程的简单化、自动化。
[0019](2)构造简单，施工方便，无需铺设曝气管道，稳定性高，并可与其他方案联用。
[0020]此外，本发明同时请求保护本发明所述梯田式跌水曝气组件在景观设计中及曝气装置中的应用，具体应用形式为本领域技术人员所掌握，如应用在人工湿地预处理复氧系统中，或人造假山的造型设计中等，本发明对此不作特别限定。

【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1为本发明所述梯田式跌水曝气装置的侧视图；
图2为本发明所述梯田式跌水曝气装置的俯视图；
图3为梯田式跌水曝气组件应用于大型景观水体复氧时的实例图；
图4为梯田式跌水曝气组件应用于人工湿地处理系统时工程实例图；
其中^为预处理进水；1为格栅；2为梯田式跌水曝气组件；3为生物强化沉淀池；4为预曝气池；5为湿地处理系统山为河流。

【具体实施方式】
[0022]以下实施例用于说明本应用，但不用来限制本应用范围。
[0023]实施例1
如图1和图2所示，本实施例所述的梯田式跌水曝气组件共设置5级跌水曝气元件，每级跌水曝气元件高差0.3111,总高差1.5111,长度1.5111,跌水区域宽10111，长7.5111 (该长度是从进入跌水区至出该区域水流的投影长度),总面积75！112。
[0024]本实施例所述的梯田式跌水曝气组件采用向下挖深的方式建设，整体呈鱼鳞状分布，跌水曝气单元为弧形，弧形的扇面角度为120° -140°。
[0025]实施例2
与实施例1相比，区别点仅在于:所述梯田式跌水曝气组件由10级跌水曝气元件构成，每级跌水曝气元件高差为0.2！！！。
[0026]实施例3
与实施例1相比，区别点仅在于:所述梯田式跌水曝气组件由8级跌水曝气元件构成，每级跌水曝气元件高差为0.5！！！。
[0027]实施例4
如图1、2所示的一种用于污水处理预处理系统(小型人工湿地预处理复氧系统)中的梯田式跌水曝气装置，所述装置包括依次连接的格栅1、本发明所述的梯田式跌水曝气组件
2、生物强化沉淀池3、预曝气池4及湿地处理系统5，其中，格栅连接预处理进水^湿地处理系统5连接河流匕
[0028]复氧能力分析
由于废水在经过梯田式跌水曝气断面之时其溶解氧有了一定程度的补充，减轻了后续处理工艺中曝气装置的负荷。研究表明，废水在经过跌水预处理后可恢复约50%的溶解氧，后续处理工艺中曝气时间可减少约40%~60%。
[0029]实施例5
如图3所示，本发明所述梯田式跌水曝气组件(实施例1-3任一)在大型景观水体复氧中的应用。
[0030]实施例6
如图4所示，本发明所述梯田式跌水曝气组件(实施例1-3任一)在人工湿地处理系统中的应用。
[0031]本发明提供了一种简单方便的关于水体复氧的技术方案，可以用于污水处理系统中的曝气环节，也可以用于景观用水中水体的复氧作用。其优点在于:①利用鱼鳞式梯田跌水曝气装置可以有明显的提升水体中的溶解氧，复氧率可以达到509(^70%左右。②本装置采用自然跌水的方式通过对水体的扰动和增大氧和水体的接触面积达到快速复氧的目的，无需消耗任何能源，也不需要增加其他附属设备，并且可以24小时不间断进行。③在本曝气环节不需要任何人工干预，水流流经本装置自然复氧，自动化程度高，降低公认工作量。④本装置具有良好的外观形状，除了可以用作污水处理流程中曝气环节之外也可以用作景观用途，利用地形高差或者人工构造假山均可以为本装置的实现提供便利。
[0032]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种梯田式跌水曝气组件，其特征在于:所述梯田式跌水曝气组件由5-10级跌水曝气元件构成，每级跌水曝气元件高差为0.2-0.51
2.根据权利要求1所述的梯田式跌水曝气组件，其特征在于:每级跌水曝气元件由多个尺寸均一的跌水曝气单元连续拼接而成，相邻两级跌水曝气元件相互嵌入。
3.根据权利要求2所述的梯田式跌水曝气组件，其特征在于:所述跌水曝气单元为弧形，所述弧形的半径为0
4.根据权利要求3所述的梯田式跌水曝气组件，其特征在于:任意相邻两级的跌水曝气元件上的跌水曝气单元交错分布。
5.根据权利要求4所述的梯田式跌水曝气组件，其特征在于:所述梯田式跌水曝气组件呈鱼鳞状分布。
6.根据权利要求3-5任一项所述的梯田式跌水曝气组件，其特征在于:所述弧形的扇面角度为120° -140°。
7.用于污水处理预处理系统中的梯田式跌水曝气装置，其特征在于:包括依次连接的格栅、权利要求1-6任一项所述梯田式跌水曝气组件、生物强化沉淀池、预曝气池及湿地处理系统，所述格栅连接预处理进水，所述湿地处理系统连接河流。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于:所述湿地处理系统为传统人工湿地处理系统或用于景观设计的活水复氧循环系统。
9.权利要求1-6任一项所述梯田式跌水曝气组件在景观设计中的应用。
10.权利要求1-6任一项所述梯田式跌水曝气组件在曝气装置中的应用。
【文档编号】C02F3/02GK104478107SQ201410719307
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】潘继征, 高亚, 徐力刚, 陈开宁 申请人:中国科学院南京地理与湖泊研究所