溶氧曝气装置及应用其的水处理设备的制作方法

溶氧曝气装置及应用其的水处理设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种溶氧曝气装置及应用其的水处理设备。所述溶氧曝气装置包括：外筒体(1)，进水管(3)，出水管(4)，其中，所述溶氧曝气装置还包括：配水筒体(2)和布水器(6A)，所述进水管(3)与所述配水筒体(2)连通，使得待处理的水从所述进水管(3)流入所述配水筒体(2)，并在所述配水筒体(2)中向上流动而到达跌落水面(W1)，其中，所述跌落水面(W1)的高度低于所述待处理的水的初始水面的高度或者所述待处理的水经水泵提升后的高度；所述布水器(6A)安装于所述配水筒体(2)，对从所述跌落水面(W1)跌落的水进行布水，其中，经过所述布水器(6A)布水的水继续下落至所述外筒体(1)内部的控制水面(W2)。
【专利说明】溶氧曝气装置及应用其的水处理设备

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种溶氧曝气装置，具体而言，涉及一种用于水处理的溶氧曝气装置以及应用了该装置的水处理设备。

【背景技术】
[0002]水处理的对象主要包括自然水体和人工水体。例如，河湖水体，园林景观水体、养殖水体，喷泉、游泳池、水上乐园等。这些水体，大都对水质及卫生状况有较高的要求，同时也会在使用过程中持续产生的人为或非人为污染。由于定期更换这些水体中的存水会产生水资源的巨量浪费，也会产生很高的成本，目前多采用水循环处理设备来实现对这些水体的净化。
[0003]传统的溶氧曝气装置，是用鼓风机将空气进行压缩，通过气管将压缩空气输送至设置于水体底部的曝气头，利用曝气头将压缩空气释放成非常细小的空气溶于水中。由于释放出来的大部分细小空气又凝聚成大颗粒气泡从水中跑出，因此存在能耗高、效率低的问题。
[0004]已有人考虑了将水循环处理设备与溶氧曝气装置相结合的方案。例如，在中国实用新型专利授权公告CN1297490C中，公开了一种河湖水处理的装置及其方法。在该水处理装置中，包括了吐故纳新器，其为套筒状，内筒的底部连接进水管，内筒与外筒之间放射状均匀分布有V形溢水槽，V形溢水槽的底边和两上边沿形成水帘。通过水帘与大气的接触来使得水中的有害气体挥发，并使得空气中的氧气溶入水中，从而实现水的氧化、活化和鲜化。
[0005]又例如，中国实用新型专利ZL200720173742.X公开了一种“水力自控曝气滤机”。该实用新型所公开的曝气装置采用了虹吸原理来实现水位提升。具体而言，在过滤罐工作过程中，因杂质逐渐沉积在过滤层上，导致过滤层阻力逐渐增大，故过滤层阻力逐渐增大使水位沿主虹吸管逐渐上升，当虹吸斜管中的水上升到辅助虹吸管管口时，沿辅助虹吸管高速跌落，从而形成携气作用，通过抽泣管将主虹吸管中的空气带走，使主虹吸管形成虹吸。此外,还可以通过增加辅助虹吸加强管来加速主虹吸的形成。
[0006]再例如，中国实用新型专利ZL201320139623.8公开了一种“重力式水力曝气精滤机”，其也是利用固体杂质以及氧化后形成的泡沫在精滤层顶部的积聚作用来逐渐增大精滤层对水流阻力，从而使得连接管内的水进入过滤室内水位上升，并最终产生虹吸现象。
[0007]上述两项实用新型所公开的方案，利用虹吸原理来提升水位，从而实现对水的溶氧曝气。但是，在这些方案中，虹吸的形成均依赖杂质堆积对水流的阻碍作用或者抽气，因此往往难以保证稳定工作，水处理量也不易控制。
实用新型内容
[0008]为了解决上述技术问题，根据本实用新型的一方面，提供了一种溶氧曝气装置，包括:外筒体，进水管，出水管，溶氧曝气装置还包括:配水筒体和布水器，进水管与配水筒体连通，使得待处理的水从进水管流入配水筒体，并在配水筒体中向上流动而到达跌落水面，其中，跌落水面的高度低于待处理的水的初始水面的高度或者待处理的水经水泵提升后的高度；布水器安装于配水筒体，对从跌落水面跌落的水进行布水，其中，经过布水器布水的水继续下落至外筒体内部的控制水面。
[0009]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，在进水管或配水筒体设置有流量控制器，该流量控制器基于其感测的控制水面的高度变化来动态地控制进水管或配水筒体的进水流量，从而使得控制水面保持在一定的高度。
[0010]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，流量控制器包括:水面感应单元和流量控制单元，其中，水面感应单元设置在进水管或配水筒体的外部，感测控制水面的水面高度变化，并将该水面高度变化量转化为水面感应单元的位置变化量；水面感应单元通过联动机构与流量控制单元连接，从而将水面感应单元的位置变化量输出给流量控制单元；流量控制单元设置于进水管或配水筒体的内部，根据水面感应单元的位置变化量来运动一定的行程量，从而调整进水管或配水筒体的进水流量。
[0011]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，流量控制器还包括行程限位单元，限制流量控制单元的行程变化范围。
[0012]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，流量控制器还包括行程增速单元，该行程增速单元连接于水面感应单元和流量控制单元之间，用于放大水面感应单元感测的液面高度变化量。
[0013]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，溶氧曝气装置还包括进气防溢器，在溶氧曝气装置内的水位上升至该装置顶部外壳内壁时，进气防溢器关闭，防止水向外溢出；在溶氧曝气装置内的水位未至该装置顶部外壳内壁时，进气防溢器开启，实现溶氧曝气装置内部与外部的气体交换。
[0014]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，前述的进气防溢器是包括有浮球的单向阀。
[0015]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，溶氧曝气装置包括至少一个布水器，这些布水器自上而下依次安装于配水筒体。
[0016]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，前述布水器中的至少一个包括共面对称排列的多个扇形结构，所述扇形结构所在平面与跌落水面平行，其中，在每个扇形结构上设置有多个布水孔。
[0017]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，前述布水孔沿扇形结构的径向方向成列均匀排布。
[0018]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，前述布水器中的至少一个包括呈轴对称排列的多个布水叶片。
[0019]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可选地，前述布水叶片具有倒V字形结构。
[0020]根据本实用新型的另一方面，提供了一种水处理设备，其包括有前述的溶氧曝气
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[0021]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置和水处理设备，可以实现以下一方面或几个方面的效果:通过利用装置外部的待处理水体水面与装置内部的跌落水面的落差的势能，来为溶氧曝气提供动力，更加节能，更加环保，也使得装置内部水的运动更加稳定；通过进水流量的控制来实现装置内部的控制水面基本稳定，从而保证跌落水面到控制水面的水面高度差，保证跌落式溶氧曝气的空间；还可以利用进气防溢器来实现装置运行时的内部与外部气体交换以及装置停止运行时的防止水溢出，克服了其它类似设备容易跑水淹机房的问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。
[0023]图1示意性地示出了根据本实用新型一个实施例的溶氧曝气装置的剖面图；
[0024]图2示出了沿图1中割线A-A得到的剖面图，该剖面图示意性地示出了根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置的流量控制器的一种结构；
[0025]图3a，图3b和图3c示出了根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置的流量控制器的一种示例性简单结构的剖面图，并且分别示出了该流量控制器的不同工作状态；
[0026]图4示意性地示出了图1所示溶氧曝气装置的流量平衡控制图；
[0027]图5a示出了图1的溶氧曝气装置的第一布水器的示意性顶视图，图5b示出了该布水器沿割线B-B的剖面图；
[0028]图6示意性地示出了根据本实用新型另一个实施例的溶氧曝气装置的剖面图；
[0029]图7a示出了图6的溶氧曝气装置的第二布水器的示意性顶视图，图7b示出了该布水器的单个布水叶片的立体图；
[0030]图8示意性地示出了根据本实用新型又一个实施例的溶氧曝气装置的剖面图。
[0031]附图标记
[0032]I 外筒体
[0033]2 配水筒体
[0034]3 进水管
[0035]4 出水管
[0036]5 进气防溢器
[0037]6A第一布水器
[0038]6B第二布水器
[0039]6C第三布水器
[0040]61 布水孔
[0041]62布水叶片
[0042]621布水叶片棱部
[0043]7 流量控制器
[0044]71水面感应单元
[0045]72流量控制单元
[0046]73行程限位单元
[0047]74行程增速单元
[0048]75流量控制器固定单元
[0049]Wl跌落水面
[0050]W2控制水面

【具体实施方式】
[0051]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0052]除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
[0053]图1示意性地示出了根据本实用新型一个实施例的溶氧曝气装置的剖面图。如图1所示，根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置包括:外筒体1，配水筒体2，进水管3，出水管4,进气防溢器5,第一布水器6。
[0054]进水管3的一端(进水口)设置在外筒体I的外部，另一端(出水口)及管体穿过外筒体I的筒壁，并且该另一端与配水筒体2的下端部分相连通。配水筒体2的上端部分连接有第一布水器6A。出水管4的一端(出水口)设置在外筒体I的外部，另一端(进水口)及管体穿过外筒体I的筒壁，并且该另一端向下弯曲，这样可以使得出水管4的进水口伸入控制水面W2之下，防止气体进入到出水管4以及后续管道和装置中。进气防溢器5设置在外筒体I顶部的筒壁上，可以使得外筒体I与外界气体连通。
[0055]进水管3与配水筒体2可以是一体成型的。为了便于整体安装，也可以是组装在一起的，两者之间可以通过焊接、管接、粘接等方式连接，例如可以用弯头管接。
[0056]Wl和W2分别标识跌落水面和控制水面。所谓跌落水面，是指水沿配水筒体2上升到达一定高度然后开始下落的水面。考虑到布水的功能，跌落水面Wl通常高于配水筒体2顶部表面，也高于第一布水器6A的布水表面(布水器的非边缘部分)。也就是说，跌落水面Wl位于第一布水器6A的布水表面的上方。控制水面W2是指外筒体I内部的水面位置，该水位是可控的。
[0057]图1中的箭头标识出了水流方向。如图1所示，待处理水体的水从进水管3的进水口进入到溶氧曝气装置，在水压的作用下，水从进水管3进入到配水筒体2，并在配水筒体2内上升，直到跌落水面Wl，然后水下落到第一布水器6A，经该第一布水器6A处理后继续落入到第一布水器6A的下方，直至控制水面W2，然后经溶氧曝气处理后的水从出水管4流出。
[0058]与【背景技术】中所述的虹吸原理不同，根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置利用水位差的势能作用来实现装置内部液面的提升。具体而言，待处理水体的水面与跌落水面Wl之间形成一定的水位差，使得待处理水体的水能够如前所述从进水管3进入到配水筒体2并且上升到第一布水器6A上面的跌落水面Wl。然后，这些水从跌落水面Wl下落，下落经过第一布水器6A时被第一布水器6A布水。接下来，经过布水的水从第一布水器6A跌落至控制水面W2，随后成为控制水面W2以下的溶氧曝气装置内部水体的一部分。
[0059]可选地，待处理水体的水面与跌落水面Wl之间并没有直接的水位差，而是通过溶氧曝气装置外部的水泵将待处理水体的水抽到一定的高度(可在管道中实现)，从而形成待处理水(体)的水面与跌落水面Wl之间的所述水位差。
[0060]在被处理的水从跌落水面Wl下落至控制水面W2的过程中，水与外筒体I内部的空气进行气体交换，可以使得有害气体挥发，空气中的氧气溶入水中。特别地，通过第一布水器6A进行布水，来增大水在下落过程中与空气的接触面积，从而提升溶氧曝气的效果。
[0061]如图1所示，装置内的经过溶氧曝气处理后的水从出水管4流出。水从出水管4的流出可以是自流出水也可以是动力出水。出水管4可以接通至水处理设备或者系统的下一个装置，也可以连通到地势低于被处理水体的下一级水体，还可以通过水泵回抽到被处理水体，从而实现循环处理。
[0062]为了增大水与空气的接触空间，得到更好的溶氧曝气效果，需要实现和保持跌落水面Wl与控制水面W2的距离(落差)，特别是实现和保持第一布水器6A与控制水面W2的距离(落差)。因而通常将出水管4设置于溶氧曝气装置的下部，并且通过流量控制来调整控制水面W2的高度，从而在满足出水要求的同时使得第一布水器6A与控制水面W2的距离(落差)保持在一定的值或者范围。
[0063]根据本实用新型技术的溶氧曝气装置，利用待处理水体的水面与溶氧曝气装置的跌落水面之间的高度差所产生的势能为其自身提供动力，并且通过控制该溶氧曝气装置内部的水位差来实现水的自动跌落和曝气，克服了传统的溶氧曝气装置需要动力的问题和溶氧效果差的问题。
[0064]也就是说，只要能实现待处理水体的水面与跌落水面Wl之间的水位差以及跌落水面Wl与控制水面W2之间的水位差，即可实现根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置的自动溶氧曝气。在实际设计安装中，还需要考虑水流在管道(外部进水管、进水管3和配水筒体2)内流动而损失的能量。也就是说，在无其它能量来源的情况下，处理水体水面与跌落水面之间的落差所产生的势能应大于所处理的水由外部管道自流至溶氧曝气装置，并通过进水管3和配水筒体2到达跌落水面的沿程能量损失。这些能量损失可能包括管道内壁摩擦和水流振动等原因所造成的能量损失。
[0065]基于前述分析，根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，在满足待处理水体的水面与跌落水面之间的水位差要求的条件下，即可实现自动溶氧曝气。这样，可以将根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置整体地或者部分地设置为低于待处理水体的水平面。
[0066]具体而言，当溶氧曝气装置部分高于待处理水体的水平面时，其上部可以是开放式的，例如，不设置外筒体I的顶部外壳或者在外筒体I的顶部外壳设置露天开口。这样可以增强溶氧曝气装置的内部空间与外部空间的气体交换和流通。
[0067]考虑到待处理水体的水平面高度可能会发生变化，对于开放式结构的溶氧曝气装置，可能需要设置为顶部外壳或者顶部外壳开口高于待处理水体的最高水平面或待处理水体的堤岸或池沿，从而防止水从溶氧曝气装置的顶部外壳或者顶部外壳开口外溢。这种设计会使得溶氧曝气装置的体积比较大。
[0068]如前所示，也可以设置溶氧曝气装置全部低于待处理水体的水平面，这时，其上部是封闭式的，如图1所示。在图1中，在溶氧曝气装置顶部的外壳部分设置有进气防溢器5，用于管理溶氧曝气装置的内部空间与外部空间的气体交换和流通。当溶氧曝气装置工作时，进气防溢器5开启，使得溶氧曝气装置的内部空间与外部空间进行气体交换。当溶氧曝气装置不工作时，如果进水管3关闭，则进气防溢器5仍开启；如果出水管4关闭，则溶氧曝气装置内的水位会上升至装置顶部外壳内壁，这时，进气防溢器5关闭，防止水向外溢出。进气防溢器5起到了单向阀的作用，在溶氧曝气装置的内部水面(控制水面)上升时进气防溢器5开启，向外排气，在内部水面上升至装置顶部外壳内壁时关闭，防止溶氧曝气装置的内部水溢出。可选地，进气防溢器5是包括了浮球的单向阀。
[0069]可选地，进气防溢器5也可以设置在溶氧曝气装置外部的管道上。
[0070]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，通过设置流量控制器7来控制所述控制水面W2的高度，从而实现和保持跌落水面Wl和控制水面W2之间的水位差的稳定。如图1所示，该流量控制器7可以设置于溶氧曝气装置的进水管3。所述流量控制器7用于控制进水管3的进水流量。由于进水管3与配水筒体2是连通的，可选地，流量控制器7也可以设置于配水筒体2，用于控制配水筒体2之内的水流量。
[0071]图2是沿图1中割线A-A得到的剖面图，该剖面图示出了根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置的流量控制器的一种结构。如图2所示，流量控制器7包括:水面感应单元71和流量控制单元72。其中，水面感应单元71设置在进水管3的外部，用于感测控制水面W2的水面高度变化，并将该水面高度变化量转化为水面感应单元71的位置变化量；水面感应单元71通过联动机构与流量控制单元72连接，从而水面感应单元71的位置变化量输出给流量控制单元72 ;流量控制单元72设置于进水管3的内部，根据水面感应单元71的位置变化量来运动一定的行程量，从而改变进水管3的进水流量。于是，在控制水面W2的水面高度相对于预设保持高度发生变化时，由水面感应单元71感测该水面高度变化，并将该高度变化传递给流量控制单元72，调整进水量。
[0072]可选地，流量控制器7还包括行程限位单元73，用于限制流量控制单元72的行程变化范围，例如，将流量控制单元72的行程变化范围限制在全量进水和全部关闭之间。设置行程限位单元73来限制流量控制单元72的行程变化范围可以提高流量控制器7的稳定性和工作效率。如果水面感应单元71通过连杆与流量控制单元72连接，则行程限位单元73可以通过限制连杆的摆动范围来限制流量控制单元72的行程变化范围。
[0073]可选地，流量控制器7还包括行程增速单元74。行程增速单元74连接于水面感应单元71和流量控制单元72之间，用于放大水面感应单元71感测的液面高度变化量，也就是说，对于水面感应单元71所感测的液面高度变化量与流量控制单元72运动行程量的对应数值关系，增加一个放大倍数，这样，对于微小的液面高度变化或波动，也可以灵敏地产生相应的流量变化控制。
[0074]行程增速单元74可以通过杠杆原理或者齿轮组来实现。例如，如果水面感应单元71通过连杆与流量控制单元72连接，那么行程增速单元74可以包括设置在该连杆上的旋转枢纽，连杆可以以该枢纽为轴旋转摆动，当液面高度变化时，连杆一端的水面感应单元71位置变化，连杆以所述枢纽为轴旋转一定的量，连杆的另一端也相应地旋转一定倍数的量，流量控制单元72相应地运动放大后的行程量。
[0075]通过控制流量控制单元72的运动行程来控制进水流量。例如，若流量控制单元72是设置于进水管3内部的球阀或者翻转闸板，则所述运动行程为旋转行程。
[0076]图3a，图3b和图3c示出了根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置的流量控制器的一种示例性简单结构的剖面图。
[0077]如图所示，水面感应单元71由浮球来实现，流量控制单元72由扇形阀来实现。浮球71通过连杆与扇形阀72连接，在柱销的作用下，二者共同围绕该柱销旋转。扇形阀72随着浮球71感测到的水面高度而旋转，从而控制进水流量。随着扇形阀72的旋转位置不同，进水流量也不同。可选地，如图3a所示，扇形阀72的扇形边缘的一部分(例如一半)可以用来堵住进水口，另一部分(例如另一半)，即表示水流的箭头通过的部分，是导通进水的。
[0078]如图所示，行程限位单元73可以通过限制扇形阀72的径向边缘的移动范围来限制扇形阀72的行程。可选地，行程限位单元73可以形成于流量控制器固定单元75，如图3a所示。该流量控制器固定单元75贯通固定在外筒体I的侧壁上，所述连接浮球71和扇形阀72的连杆绕转的柱销也固定于该该流量控制器固定单元75。
[0079]可选地，流量控制器固定单元75可以由进水管3来实现。也就是说，所述柱销固定于进水管3的管壁(可以是内壁，也可以贯穿进水管3，在进水管3的外壁进行固定)，行程限位单元73设置于进水管3的内壁。
[0080]于是，如图3a所示，当控制水面W2低于预设水面高度时，浮球71随控制水面W2处于偏低位置，通过连杆带动扇形阀72旋转到达一定位置，实现较大开启。这时，进水流量大于出水流量，于是控制水面W2上升，然后，随着控制水面W2上升，浮球71也上升，带动扇形阀72旋转，扇形阀72开启变小，进水流量减小。当控制水面W2到达图3b所示的位置时，扇形阀72的开启位置使得进水流量与出水流量基本上相同，此时控制水面W2基本保持稳定，可以认为控制水面W2达到了预设水面高度。
[0081]所谓的预设水面高度，实际上是期望实现的控制水面W2的高度。由于根据本实用新型方案的溶氧曝气装置，通过实现跌落水面Wl与控制水面W2之间的高度差来为溶氧曝气提供空间，因此，需要控制所述控制水面W2的高度。如前所述，对于控制水面W2的高度，是通过利用流量控制器7控制进水流量来实现的。从另一个方面，当进水流量和出水流量达到一个平衡点或在平衡点附近，控制水面W2也会稳定在一定高度或者在一定高度附近轻微波动。通过设置进出水管和流量控制器，可以使得控制水面W2在预设高度时实现流量平衡。
[0082]由于出水管4关闭或出水流量减小等原因，控制水面W2会高于预设水面高度并逐渐增高。那么，浮球71随控制水面W2处于偏高位置，通过连杆带动扇形阀72旋转一定行程，减少开启量。如果进水流量和出水流量仍无法达到平衡或出水管4关闭，那么控制水面W2继续上升，扇形阀72旋转关闭，如图3c所示。于是，不再有水进入到溶氧曝气装置内部空间，控制水面W2不再上升。
[0083]由于扇形阀72或者进水管3密封不严等原因，在扇形阀72旋转关闭后，仍可能有少量水进入到溶氧曝气装置内部空间，因为出水管4关闭，于是控制水面W2会继续上升。这时，行程限位单元73可以防止扇形阀72在关闭后继续旋转。另一方面，如前所述，在具有进气防溢器5的实施例中，当控制水面W2到达外筒体I的顶部内壁时，进气防溢器5可以防止水从溶氧曝气装置内部溢出，以保护水处理系统的其它设备。
[0084]图3a、图3b和图3c只是示意性地示出了根据本实用新型实施例的流量控制器的一种原理结构，因此并未标示出进水管与流量控制器的装配关系。此外，该结构也未示出进水管3与配水筒体2之间的连接关系。
[0085]可选地，扇形阀72也可以设置在进水管3的内部，这样对流量控制得更精确。此夕卜，可选地，扇形阀72的扇形边缘的全部都用来阻挡进水管3中的水流入。
[0086]除了上述扇形阀72之外，如前所述，流量控制单元72也可以是球阀或者翻转闸板坐寸ο
[0087]以下简要说明根据本实用新型技术方案的流量平衡控制的原理:
[0088]进水口 3由于与高水位的待处理水体循环管线(如前所述，该高水位可以是待处理水体原始形成，也可以是通过水泵实现)相连，因此该管路属于重力进水，进水流速一般为0.7?lm/s (设为vIN)，于是，进水口最大流量
[0089]qIN =进水流速X进水管内壁断面积(设为Ain) = VinXAin;
[0090]经流量控制器7后的进水最大流量qimax =进水流速X水流最大有效断面积(设为 Aiemax, Aiemax 可以等于 Ain) — V INX Aiemax ；
[0091]经流量控制器7后的进水最小流量qimin =进水流速X水流最小有效断面积(设 Aiemin，Aiemin 可以等于零)=VraXAiefflin;
[0092]经流量控制器7后的进水流量qin = V INXAie,其中，qin介于qimax和qimin之间,Aie介于A
iemax
和Aiemin之间。
[0093]如前所述，出水管路即可能是负压出水(动力出水)，也可能是重力出水(自流出水)，如果是负压出水，则出水流速一般为2m/s(设为Vtjutl),则出水口流量Qwtl =出水流速X出水水流有效断面积(设为Arat) = VtjutlXArat ;如果是重力出水，则出水流速一般为0.7?lm/s (设为V out2)，则出水口流量qout2 =出水流速X出水水流有效断面积=
V out2 X Aout。
[0094]为了实现流量平衡，则需使得qin= Qoutl (负压出水情形)，或qin = Qout2 (重力出水情形)。
[0095]从总体控制的角度，需满足:qimax>qQUtl(或qwt2) >qimin
[0096]考虑到同时适用于负压出水(水泵抽水)和重力出水的情形，以及q-Aq—，则总体控制角度需满足
[0097]①qiniax>qQUti
[0098]②qimin〈qout2
[0099]图4示意性地示出了图1所示溶氧曝气装置的流量平衡控制图。
[0100]如前所述，为了实现和保持跌落水面Wl和控制水面W2的水位差的稳定，在进水管3安装有流量控制器7，当控制水面W2上升时，水面感应单元71随着水面上升运动(平移、摆动或转动)一定行程，行程增速单元74使得流量控制单元72按所述一定行程的倍数比例运动(平移、摆动或转动)，控制进水流量变小，实现进水量和出水量的相对平衡。根据本实用新型实施例的流量控制器只要水面微小的变化就能实现流量的迅速调节，使水面相对稳定，水面感应单元71的运动范围也可以由行程限位单元73控制在很小的行程内。
[0101]由于流量控制器7对控制水面W2是实时调节的，因此，允许控制水面W2的波动，从而对于进水管3在外筒体I内部的部分(设置有流量控制器7的部分)的密封要求不高，即使有渗透水量，也可以及时调节。
[0102]下面结合前述实施例的溶氧曝气装置的结构，来说明该溶氧曝气装置的运行情况。
[0103]当初次运行时，由于溶氧曝气装置内部没有水，行程限位单元73将水面感应单元71限制在进水最大流量的位置，进水管3开始进水，进水量大于出水量，控制水面W2上升，流量控制器7如前所述控制进水流量，使得控制水面W2到达或者接近预设高度时，进出水流量基本相同。接下来，通过流量控制器7对控制水面W2进行微调，以应对其波动。
[0104]当溶氧曝气装置停止运行时，出水管4将被关闭，这时外筒体I内的水位将逐步上升，可以通过设置流量控制器7的流量控制单元72和行程限位单元73可以使得进水管3的进水流量基本上为零。如果未设置流量控制器7的流量控制单元72和行程限位单元73使得进水管3的进水流量基本上为零，或者因为水渗漏等因素，控制水面W2上升至外筒体I顶部，进气防溢器5的浮球将利用浮力关闭进气通道，防止水溢出。
[0105]当装置再次运行时，出水管4开启，外筒体I内的水位逐步下降，进气防溢器5的浮球因为重力的作用而打开进气通道。
[0106]在这种外筒体I顶部封闭且具有进气防溢器5的结构下，当出水管4的出水口关闭时，该溶氧曝气装置是一个闭式系统，需要承受由于待处理水体的水面高度与溶氧曝气装置之间的几何高差而带来的压力；当溶氧曝气装置投入使用时，该装置是一个开式系统。
[0107]如前所述，可选地，流量控制器7也可以设置于配水筒体2，用于控制配水筒体2之内的水流量。因此，上述的流量控制器7与进水管3的结构配置关系和流量控制原理也适用于配水筒体2。
[0108]图5a示出了图1的溶氧曝气装置的第一布水器的顶视图，图5b示出了该布水器沿割线B-B的剖面图。
[0109]从图5a可以看出，第一布水器6A包括四个扇形结构，该四个扇形结构等角度间距地固定于配水筒体2的顶部。进一步，所述四个扇形结构位于一个平面内，并成轴对称排列。也就是说，所述四个扇形结构共面对称排列。结合图1，所述扇形结构所在平面与跌落水面Wl平行,这样可以充分利用布水器6A的布水作用面积。将图5a和图5b与图1结合来看，第一布水器6A的四个扇形结构关于配水筒体2的中轴对称排列，这是因为在图1所示的溶氧曝气装置的内部结构中，配水筒体2的中轴垂直于跌落水面。可选地，在根据本实用新型实施例的其它结构设计中，配水筒体2的中轴也可以不垂直于跌落水面或者配水筒体2并不具有轴对称的结构。
[0110]回到图5a和图5b，第一布水器6A的每个扇形结构上设置有多个小孔，即布水孔61。这种孔洞布水的方式，有效提高了水与空气的接触面积，提高了水的溶氧效率。
[0111]如图5a所示，这些布水孔61沿扇形结构的径向方向成列排布，每一列中各个布水孔61的间隔设计基本相同，也就是说，布水孔61基本上成均匀对称分布，这样可以使得布水更加均匀。可选地，布水孔61也可以随机排布。
[0112]如图5b的B-B剖面图所示，每个扇形结构的边沿向上方伸出一段长度。从图5b中可以看出扇形结构的轴向边沿向上伸出的部分，可选地，扇形结构的径向边沿也具有向上伸出的部分。这样，跌落在扇形结构上的水可以全部穿过布水孔61再下落，布水效果更好。
[0113]如前所述，第一布水器6A所在平面平行于跌落水面W1，也就是说，与水平方向平行，这样，落在布水器扇形结构表面的水可以沿该表面流动，并在该表面均匀分布，再从各个布水孔61落下，这样布水也更加均匀。
[0114]如果进水流量大于第一布水器6A的最大布水流量，跌落在第一布水器6A表面的水可以越过布水器的扇形结构的向上凸起边沿，并从扇形结构之间的缝隙流下。为了增大布水器的布水流量，可以增加布水孔61的数量，设计其截面积，使得全部布水孔61的截面积之和大于前述的由流量控制器7所限制的水流最大有效断面积或者进水管内壁断面积，优选地，全部布水孔61的截面积之和为流量控制器7所限制的水流最大有效断面积的1.2倍。
[0115]如图5a所示的布水器6A由4个扇形结构组成，可选地，可以由其它数量的扇形结构组成。布水器6A也可以由一个圆环结构构成。但是，多个扇形结构的设计，使得可以分别将各个扇形结构组装或焊接到配水筒体2，与整体圆环结构相比，制造和安装更容易。
[0116]为了增大布水面积，布水器6A的直径(径向方向上的边沿到中轴线的距离)可以仅比外筒体I的内直径略小。
[0117]图6示意性地示出了根据本实用新型另一个实施例的溶氧曝气装置的剖面图。与图1所示的实施例相比，图6的溶氧曝气装置还包括了第二布水器6B。该第二布水器6B设置于第一布水器6A的下方，使得经过第一布水器6A布水后下落的水可以受到第二布水器6B进行二次布水。
[0118]图7a示出了图6的溶氧曝气装置的第二布水器的顶视图，图7b示出了该布水器的单个布水叶片的立体图。
[0119]如图7a所示，第二布水器6B包括多个布水叶片62，这些布水叶片62呈轴对称排列，环绕安装于配水筒体2。结合图6，所述第二布水器6B的所述对称轴垂直于水平面。类似于第一布水器6A，所述对称轴也可以与配水筒体2的中轴重合。
[0120]如图7b所示，每个布水叶片62具有倒V字形结构，当下落的水落在布水叶片62时，会产生斜向飞溅，可以提高水与空气的接触面积，提高水的溶氧效率。倒V字形结构的布水叶片62的棱部621可以位于同一个平面(例如平行于水平面的平面)，也可以以一定的角度交错排列，这种交错排列的设计可以丰富斜向飞溅的层次，提高水斜向飞溅带来的溶氧效率。
[0121]图8示意性地示出了根据本实用新型又一个实施例的溶氧曝气装置的剖面图。与图6所示的实施例相比，图8的溶氧曝气装置还包括了第三布水器6C。该第三布水器6C设置于第二布水器6B的下方，使得经过第二布水器6B布水后下落的水可以由第三布水器6C进行第三次布水。
[0122]第一布水器6A、第二布水器6B和第三布水器6C均安装于配水筒体2,且其中任一个均可以采用前述的如图5a和图5b所示的布水孔结构或者如图7a和图7b所示的布水叶片结构。
[0123]可选地，根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可以具有更多的布水器，也可以采用其它的布水器结构。
[0124]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置，可以与过滤装置等水处理装置串接或者组合在一起，成为水处理设备或水处理系统的一部分。
[0125]根据本实用新型实施例的溶氧曝气装置和水处理设备，可以实现以下一方面或几个方面的效果:通过利用装置外部的待处理水体水面与装置内部的跌落水面的落差的势能，来为溶氧曝气提供动力，更加节能，更加环保，也使得装置内部水的运动更加稳定；通过进水流量的控制来实现装置内部的控制水面基本稳定，从而保证跌落水面到控制水面的水面高度差，保证跌落式溶氧曝气的空间；还可以利用进气防溢器来实现装置运行时的内部与外部气体交换以及装置停止运行时的防止水溢出，克服了其它类似设备容易跑水淹机房的问题。
[0126]以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。
【权利要求】
1.一种溶氧曝气装置，包括: 夕卜筒体(1)，进水管⑶，出水管(4)， 其特征在于， 所述溶氧曝气装置还包括:配水筒体(2)和布水器(M)， 所述进水管(3)与所述配水筒体(2)连通，使得待处理的水从所述进水管(3)流入所述配水筒体(2)，并在所述配水筒体(2)中向上流动而到达跌落水面(W1)，其中，所述跌落水面(Wl)的高度低于所述待处理的水的初始水面的高度或者所述待处理的水经水泵提升后的高度； 所述布水器(m安装于所述配水筒体(2)，对从所述跌落水面(Wl)跌落的水进行布水，其中，经过所述布水器(M)布水的水继续下落至所述外筒体(I)内部的控制水面(W2)。
2.根据权利要求1所述的溶氧曝气装置，其特征在于，在所述进水管(3)或所述配水筒体(2)设置有流量控制器(7)，该流量控制器(7)基于其感测的所述控制水面(W2)的高度变化来动态地控制所述进水管(3)或所述配水筒体(2)的进水流量，从而使得所述控制水面(W2)保持在一定的高度。
3.根据权利要求2所述的溶氧曝气装置，其特征在于，所述流量控制器(7)包括:水面感应单元(71)和流量控制单元(72),其中， 所述水面感应单元(71)设置在所述进水管(3)或所述配水筒体(2)的外部，感测所述控制水面(W2)的水面高度变化，并将该水面高度变化量转化为所述水面感应单元(71)的位置变化量； 所述水面感应单元(71)通过联动机构与所述流量控制单元(72)连接，从而将所述水面感应单元(71)的位置变化量输出给所述流量控制单元(72)； 所述流量控制单元(72)设置于所述进水管(3)或所述配水筒体(2)的内部，根据所述水面感应单元(71)的位置变化量来运动一定的行程量，从而调整所述进水管(3)或所述配水筒体(2)的进水流量。
4.根据权利要求3所述的溶氧曝气装置，其特征在于，所述流量控制器(7)还包括行程限位单元(73)，限制所述流量控制单元(72)的行程变化范围。
5.根据权利要求3所述的溶氧曝气装置，其特征在于，所述流量控制器(7)还包括行程增速单元(74)，该行程增速单元(74)连接于所述水面感应单元(71)和所述流量控制单元(72)之间，用于放大所述水面感应单元(71)感测的液面高度变化量。
6.根据权利要求1所述的溶氧曝气装置，其特征在于，所述溶氧曝气装置还包括进气防溢器(5)，在所述溶氧曝气装置内的水位上升至该装置顶部外壳内壁时，所述进气防溢器(5)关闭，防止水向外溢出；在所述溶氧曝气装置内的水位未至该装置顶部外壳内壁时，所述进气防溢器(5)开启，实现所述溶氧曝气装置内部与外部的气体交换。
7.根据权利要求6所述的溶氧曝气装置，其特征在于，所述进气防溢器(5)是包括有浮球的单向阀。
8.根据权利要求1-7中任何一项所述的溶氧曝气装置，其特征在于，所述溶氧曝气装置包括至少一个所述布水器(6A，6B和6C)，所述布水器(6A，6B和6C)自上而下依次安装于所述配水筒体(2)。
9.根据权利要求8所述的溶氧曝气装置，其特征在于，所述布水器^A，6B和6C)中的至少一个包括共面对称排列的多个扇形结构，所述扇形结构所在平面与所述跌落水面(Wl)平行，其中，在每个所述扇形结构上设置有多个布水孔(61)。
10.根据权利要求9所述的溶氧曝气装置，其特征在于，所述布水孔￠1)沿所述扇形结构的径向方向成列均匀排布。
11.根据权利要求8所述的溶氧曝气装置，其特征在于，所述布水器^A，6B和6C)中的至少一个包括呈轴对称排列的多个布水叶片(62)。
12.根据权利要求11所述的溶氧曝气装置，其特征在于，所述布水叶片￠2)具有倒V字形结构。
13.—种水处理设备，其特征在于，包括:根据权利要求1-12中任一项所述的溶氧曝气>j-U ρ?α装直。
【文档编号】C02F7/00GK204079618SQ201420642740
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】王烨, 许元敏 申请人:北京市沃奇新德水处理设备开发有限责任公司, 北京妙境天地环境科技有限公司