一种曝气装置的制作方法

本实用新型涉及用于污水处理和生态修复的一种曝气装置。

背景技术：

在污水处理和生态修复工艺中，生物处理是一种广泛使用的方法，该方法中会将空气通入水体中即曝气操作，以达到增加水体中溶解氧含量的目的。从而引导水体中的好氧微生物提高新陈代谢速率，通过好氧微生物的分解作用降低水体中的BOD、总氮和总磷含量，最终达到治理水体、净化水质的效果。为达到增加水体中的溶解氧含量的目的，现有技术中采用鼓风机直接向水体通入空气的技术手段。这样的曝气技术手段存在明显的缺陷，即难以应对水质变化和需氧量变化。因为工作时鼓风机一直处于满负荷运转，其提供的输气量不会因为水质变化而变化、更不会因为水体中溶解氧含量或者设定的需氧量变化而变化。水体中曝气量过小或者过大都不利于水体治理，曝气量过小会抑制好氧微生物的分解作用，曝气量过大不仅增加能耗、也不利于污泥解絮，更有甚者，出现好氧区污泥回流至厌氧区，导致厌氧区溶解氧浓度高，从而影响整个处理系统的处理效果。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是如何根据使用需求变化曝气量，由此得到一种能耗低、定向曝气、智能化的曝气装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：该曝气装置包括气源、控制器、曝气单元，所述曝气单元包括调节阀、曝气器、溶解氧测定仪，所述气源通过输气管与调节阀连接，所述调节阀通过输气管与曝气器连接，所述调节阀与控制器连接并且调节阀受控于控制器，所述溶解氧测定仪与控制器连接。气源可以选用任何具有足够压力以使空气从一定深度的水体中输出的供气装置，例如独立的储气罐、鼓风机，任何一种气源都可以将空气从水体中吹出。控制器是控制部件，它可以对受控部件发出具有控制属性的电信号，受控部件根据电信号执行相应动作。曝气单元能够根据反馈有序地进行曝气的部件，其中反馈是指来自于溶解氧测定仪反馈的含氧量信息经控制器处理后由控制器发出的对应的控制信号。该曝气装置可以根据水体中的溶解氧含氧量来输出空气，由此在含氧量不足时可以最大功率输出空气，在含氧量足够或者过大时可以立即停止输出空气。曝气单元可以受控于控制器而执行开启或者关闭动作，甚至是开度调节操作。由此带来的曝气量控制过程可以实现更为精确的控制操作，还可以控制曝气单元的曝气时长、曝气位置、曝气时段，达到降低能耗低、定向曝气、智能化控制的效果。

基于曝气单元受控后可以独立工作的特性，在曝气装置中设置两个或者更多个曝气单元时便能在更大区域、水体特征复杂的环境中实施曝气作业，并且通过局部的精确控制达到以整体层面解决问题的技术效果。因为不同区域所需的含氧量、曝气时长、曝气时段、曝气顺序都会受到其它区域的影响，即在整体上处理时需要考虑各个因素的相互影响，所以在曝气单元可控的情况下，便可以实现分步、分段、分时即定向地进行曝气操作。

在本实用新型中气源优选能够在现场通电使用的技术方案。所述气源包括鼓风机和变频器，所述变频器与控制器连接并且变频器受控于控制器，所述鼓风机与变频器连接并且鼓风机受控于变频器，所述鼓风机通过输气管与调节阀连接，所述鼓风机与控制器连接并且鼓风机受控于控制器。控制器不仅可以直接控制鼓风机启停，还能通过变频器改变鼓风机的转速，进而根据用气量或者曝气量来调节功率，更为有效的降低功率。

为了降低由于设备停机对野外作业的影响，本实用新型中气源供气采用多线路供气的设计思路。所述气源至少设有两个鼓风机，所述鼓风机以并列方式连接调节阀。工作时只用其中一个鼓风机，每次启动轮换其它此前未使用的鼓风机。这样可以确保鼓风机具有相同的工况，进而可以在任意一个鼓风机故障时其它鼓风机可以代替使用。

曝气单元所具有的溶解氧含量测定功能，不仅能够服务于曝气控制，还能够获取氧含量低于设定值的含氧量信息，也就是溶解氧测定仪既能为过程控制提供反馈，也能为安全控制提供反馈。因而在本实用新型中，所述曝气装置还包括报警器，所述报警器与控制器连接并且报警器受控于控制器。报警器响应在控制器接收到来自于溶解氧测定仪检测到的低含氧量信号时发出信号而发出报警提示。

本实用新型采用上述技术方案：曝气装置具有精确输出的可控特征，可以按照时间、空间、作业对象的差异以分时、分段、分区的方式曝气。在节能、提高功效方面具有显著作用。为自动化过程控制以及智能化过程管理提供了技术基础，进而为扩大该曝气装置的使用范围提供了技术支持。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步具体说明。

图1为本实用新型一种曝气装置第一种实施的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种曝气装置第一种实施的使用示意图；

图3为本实用新型一种曝气装置第二种实施例的使用示意图Ⅱ。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型第一种实施例。该曝气装置包括气源、控制器1、曝气单元、报警器2。在本实施例中曝气装置只包括一个曝气单元。气源设有两个鼓风机3和一个变频器4。鼓风机3和变频器4都与控制器1连接，变频器4与鼓风机3连接。控制器1控制鼓风机3启停，控制器1控制变频器4输出的电源频率，进而实现通过变频器4来调节鼓风机3功率。曝气单元包括调节阀5、曝气器6、溶解氧测定仪7。调节阀5通过信号线与控制器1连接，控制器1控制调节阀5开关和调节开度。鼓风机3通过输气管与调节阀5连通，调节阀5通过输气管与曝气器6连通,曝气器6用于直接向水体输出空气。溶解氧测定仪7设置在曝气器6边上，溶解氧测定仪7与控制器1连接，溶解氧测定仪7能够将水体中氧气含量以电信号的方式反馈给控制器1。报警器2与控制器1连接，控制器1可以控制报警器2启停。

工作时，将曝气单元置于需要曝气处理的水体中，溶解氧测定仪7、报警器2处于工作状态。当溶解氧测定仪7检测的溶解氧浓度值低于下限3mg/L时，只开启一个鼓风机3，此时变频器4根据检测的溶解氧情况计算曝气所需风量，从而确定变频器4工作频率，单个鼓风机3满频运行能满足风量要求的情况下保持一个鼓风机3为开启状态，当单个鼓风机3不能满足风量要求时，开启备用的鼓风机3并调节鼓风机3频率至两个鼓风机3频率相同且正好能满足风量要求；调节阀5开启，并根据溶解氧的调节阀5的阀门开度；两个鼓风机3互为备用，每次停机交换开启使用，避免单个使用过频。若溶解氧浓度低于下限2mg/L，则两个鼓风机3满频运行，确保快速提高溶解氧浓度，保障处理水质效率；当溶解氧浓度大于上限5mg/L时关闭鼓风机3、关闭变频器4，并关闭调节阀5。

当控制器1接收的溶解氧浓度检测值连续高于设定上限6mg/L或低于设定下限2mg/L达15分钟的，则认为系统异常；此时，控制器1控制报警器2启动，通过持续鸣笛、报警灯闪光等措施通知操作人员及时检查和排除异常情况，对运行异常的设备进行维护和检修，避免了系统持续异常运行，保障了系统的安全性。对于不同水体和不同的设备，控制器1设定参数也可以做出适当的调整。

如图3所示，本实用新型第二种实施例，该实施例与第一种实施例的不同之处在于曝气装置只包括三个曝气单元。三个曝气单元都通过一根主输气管与两个鼓风机3连通。

工作时，将曝气单元分别置于需要曝气处理的水体的不同区域，溶解氧测定仪7、报警器2处于工作状态。当任一溶解氧测定仪7检测的溶解氧浓度值低于下限3mg/L时，开启鼓风机3，此时变频器4根据检测的各区域溶解氧情况计算曝气所需风量，从而确定变频器4工作频率，单个满频运行能满足风量要求的情况下保持一个鼓风机3为开启状态，当单个鼓风机3不能满足风量要求时，开启备用风机并调节风机频率至两个风机频率相同且正好能满足风量要求；分别控制曝气单元的调节阀5至开启状态，并根据每个曝气单元所在区域的溶解氧的差异调节阀5的阀门开度；两个鼓风机3互为备用，每次停机交换开启使用，避免单个使用过频。

若任一溶解氧测定仪7检测的溶解氧浓度低于下限2mg/L，则两个鼓风机3都满频运行，确保快速提高溶解氧浓度，保障处理水质效率；当任一溶解氧测定仪7检测的溶解氧浓度大于上限5mg/L时，判定其它溶解氧测定仪7检测的溶解氧情况，有低于3.2mg/L的，则仅进行调节阀5的切换而不停止鼓风机3，同时根据实际需风量进行变频器4频率的调节，若全部的溶解氧测定仪7检测的溶解氧浓度均大于3.2mg/L，此时，关闭鼓风机3、关闭变频器4，并关闭所有调节阀5。此实施例中，三个曝气单元可以对不同区域分别进行曝气，保障了每个区域的供氧情况；设置调节阀5开关的阈值即溶解氧浓度值3.2mg/L的条件，可以避免鼓风机3启停过频，留有一定的缓冲时间；通过对鼓风机3频率和调节阀5开度调节，可提高曝气效率而缩短供气时间，进而达到降低能耗，节省电能的作用。