一種水體微納米增氧系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水體微納米增氧系統，包括水泵、增氧泵和文丘里管，水泵的出口與文丘里管的進水口相連，增氧泵的出口與文丘里管的進氣口相連，文丘里管的出水口連接有多級葉片泵，多級葉片泵的各葉片設有若干沿葉片邊緣間隔布置的凹入缺口。該水體微納米增氧系統具有體積小巧、造價低、增氧效率高、利于降低能耗等優點。
【專利說明】
一種水體微納米増氧系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及水體增氧設備技術領域，具體涉及一種水體微納米增氧系統。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著現代經濟快速發展和人口的急劇膨脹，環境污染問題也日益嚴重。其中，水污染問題尤為突出，而在水污染中，最嚴重的問題是水體的富營養化。水體的富營養化導致了藻類的異常增殖，形成了人們常說的“水華”與“赤潮”，使水體變得惡臭難聞，透明度下降，且缺氧還會導致大量水生生物死亡，造成環境生態的惡性循環，導致生態系統崩塌。目前，在污染水體治理中主要采用工程措施，不僅投入大，且收效不顯著。并且，現有的水體摻氣增氧設備不僅增氧效果差，導致增氧效率和設備運行成本高，且均存在結構復雜、體積龐大、造價尚等缺點。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種體積小巧、造價低、增氧效率高、利于降低能耗的水體微納米增氧系統。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案:
[0005]—種水體微納米增氧系統，包括水栗、增氧栗和文丘里管，所述水栗的出口與文丘里管的進水口相連，所述增氧栗的出口與文丘里管的進氣口相連，所述文丘里管的出水口連接有多級葉片栗，所述多級葉片栗的各葉片設有若干沿葉片邊緣間隔布置的凹入缺口。
[0006]上述的水體微納米增氧系統，優選的，所述多級葉片栗的出口連接有造渦摻氣管，所述造渦摻氣管包括外管，所述外管的兩端分別為進液口和出液口，所述外管的內壁上設有若干呈順時針螺旋布置的順時針導葉和若干呈逆時針螺旋布置的逆時針導葉，若干順時針導葉和若干逆時針導葉沿外管的軸線方向間隔交錯布置。
[0007]上述的水體微納米增氧系統，優選的，所述順時針導葉和逆時針導葉所對應的圓心角均為150?180°，且所述順時針導葉和逆時針導葉在與外管軸線垂直的平面上的投影對稱布置。
[0008]上述的水體微納米增氧系統，優選的，沿進液口到出液口的方向，順時針導葉和逆時針導葉在外管軸線方向上的厚度及在外管徑向方向上的寬度均逐漸增大;所述順時針導葉和逆時針導葉的螺旋升角為15?25°。
[0009]上述的水體微納米增氧系統，優選的，所述外管內還裝設有兩層間隔布置的微孔網格，兩層微孔網格位于外管的出液口與最靠近出液口的順時針導葉或者逆時針導葉之間。
[0010]上述的水體微納米增氧系統，優選的，所述進液口為沿液體流入方向橫截面積逐漸增大的錐形口，所述出液口為沿液體流出方向橫截面逐漸減小的錐形口。
[0011 ]上述的水體微納米增氧系統，優選的，所述造渦摻氣管的出液口通過管道連接有排放花管。
[0012]上述的水體微納米增氧系統，優選的，所述多級葉片栗的栗軸豎直布置，多級葉片栗的進口設于多級葉片栗栗體的下端，多級葉片栗的出口設于多級葉片栗栗體的上端。
[0013]上述的水體微納米增氧系統，優選的，所述增氧栗和水栗的流量比為1:3?1:5。
[0014]上述的水體微納米增氧系統，優選的，所述水體微納米增氧系統還包括監測控制裝置，所述監測控制裝置包括控制器和氧氣監測探頭，所述氧氣監測探頭與控制器相連將檢測的氧氣濃度信號發送至控制器，所述控制器與水栗、增氧栗和多級葉片栗相連，并將氧氣濃度信號值與設定的下限閾值和上限閾值比較，當氧氣濃度信號值低于下限閾值時控制開啟水栗、增氧栗和多級葉片栗，當氧氣濃度信號值大于上限閾值時控制關閉水栗、增氧栗和多級葉片栗。
[0015]與現有技術相比，本實用新型的優點在于:
[0016]本實用新型的水體微納米增氧系統，采用水栗、增氧栗和文丘里管的結構組合形成和輸出摻氣水流，使摻氣水流進入多級葉片栗，多級葉片栗利用機械原理使得摻氣水流中的小氣泡形成微米級和納米級的氣泡，并且在多級葉片栗的各葉片上設有若干沿葉片邊緣間隔布置的凹入缺口，能夠大大提高氣泡微納米化的效果，從而可提高增氧效率，減少系統工作時間，降低能耗。
[0017]本實用新型的水體微納米增氧系統體積小巧、造價低，對提高污染水體含氧量，增強水體中微生物活性，提高降解能力，提高水體的自身凈化能力和防止因為缺氧致使需氧生物死亡而導致生態系統潰崩具有十分重要的意義。其不僅可用于對污染水體的高效增氧，特別是河流斷面增氧站的高效增氧，而且也可用于漁業養殖的高效增氧，以及農業增氧灌溉高效增氧。
【附圖說明】
[0018]圖1為水體微納米增氧系統的結構示意圖。
[0019]圖2為多級葉片栗的剖視結構示意簡圖。
[0020]圖3為多級葉片栗中葉片的結構示意簡圖。
[0021]圖4為多級葉片栗中相鄰葉輪采用葉輪擋套隔開的結構示意簡圖。
[0022]圖5為造渦摻氣管局部剖切后的的立體結構示意簡圖。
[0023]圖6為造渦摻氣管的主剖視結構示意簡圖。
[0024]圖7為造渦摻氣管的側剖視結構示意簡圖。
[0025]圖8為順時針導葉沿外管內壁布置的結構示意簡圖。
[0026]圖9為微孔網格的結構不意fg]圖。
[0027]圖例說明:
[0028]1、水栗;2、增氧栗;3、文丘里管;4、多級葉片栗;41、葉片;42、凹入缺口 ；43、葉輪擋套;5、造渦摻氣管;51、外管;511、進液口； 512、出液口； 52、順時針導葉;53、逆時針導葉;54、微孔網格;6、排放花管;7、控制器;8、氧氣監測探頭。
【具體實施方式】
[0029]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0030]如圖1至圖4所示，本實施例的水體微納米增氧系統，包括水栗1、增氧栗2和文丘里管3，水栗I的出口通過管道與文丘里管3的進水口相連，增氧栗2的出口通過管道與文丘里管3的進氣口相連，該水栗1、增氧栗2、文丘里管3及其結構組合為現有技術，其能夠形成和輸出摻氣水流。文丘里管3的出水口連接有多級葉片栗4，多級葉片栗4的各葉片41設有若干沿葉片41邊緣間隔布置的凹入缺口 42，多級葉片栗4的其他結構參考現有技術。從文丘里管3的出水口輸出的摻氣水流進入多級葉片栗4，多級葉片栗4利用機械原理使得摻氣水流中的小氣泡形成微米級和納米級的氣泡，并且在多級葉片栗4的各葉片41上設有干沿葉片41邊緣間隔布置的凹入缺口 42，能夠大大提高氣泡微納米化的效果，從而可提高增氧效率，減少系統工作時間，降低能耗。
[OO31 ]根據Stokes定律，氣泡在水中的上升速度與氣泡直徑的平方成正比，微納米氣泡水從水體底部緩緩排放，由于微納米氣泡在水體中與水的接觸面大，上浮流速慢，接觸時間長，因而氧的傳質效率高，可迅速而高效地提高污染水體的含氧量，促進微生物活性，加速對污染物的降解速度，提高污染水體的自身進化能力。相比其他污水處理方式，采用本實施例的水體微納米增氧系統進行增氧的效果明顯，且無二次污染。
[0032]本實施例中，多級葉片栗4的出口連接有造渦摻氣管5，如圖5至圖9所示，造渦摻氣管5包括外管51，外管51的兩端分別為進液口 511和出液口 512，外管51的內壁上設有若干繞外管51軸線呈順時針螺旋布置的順時針導葉52和若干繞外管51軸線呈逆時針螺旋布置的逆時針導葉53，若干順時針導葉52和若干逆時針導葉53沿外管51的軸線方向間隔交錯布置。多級葉片栗4輸出的摻氣水流通過造渦摻氣管5的過程中，在順時針導葉52和逆時針導葉53的作用下反復交替形成順時針和逆時針渦流，在外管51內會產生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現象，能夠進一步碎化氣泡，形成大量微納米級氣泡。采用造渦摻氣管5對多級葉片栗4輸出的摻氣水流進一步增氧，可使得水體中微納米級氣泡的含量顯著提高，相比于傳統多級式增氧系統，其增氧效果的提高更為顯著，且造渦摻氣管5的結構更為簡單、造價更低。
[0033]上述順時針導葉52和逆時針導葉53所對應的圓心角α均為150°?180°，也即順時針導葉52和逆時針導葉53各自螺旋旋繞的長度所對應的圓心角α為150°?180°。順時針導葉52和逆時針導葉53在與外管51軸線垂直的平面上的投影對稱布置。
[0034]進一步的，外管51內還裝設有兩層間隔布置的微孔網格54，兩層微孔網格54位于外管51的出液口 512與最靠近出液口 512的順時針導葉52或者逆時針導葉53之間，也即所有順時針導葉52和逆時針導葉53均位于兩層微孔網格54的一側，微孔網格54為具有若干微孔的片狀網。摻氣水流經過微孔網格54時形成負壓，能夠更進一步碎化氣泡，形成微納米級氣泡大量存在的水氣兩相混合體，即微納米氣泡水。在其他實施例中，微孔網格54還可設置三層以上，能使氣泡碎化效果更好。
[0035]本實施例中，進液口511為沿液體流入方向橫截面積逐漸增大的錐形口，利用過流面積增大，水流脫離壁面，形成負壓，有利于摻氣，同時增加過流斷面面積有利于形成渦流。出液口 512為沿液體流出方向橫截面逐漸減小的錐形口，有利于與排放管道的連接。
[0036]本實施例中，優選的，順時針導葉52和逆時針導葉53在外管51軸線方向上的厚度沿進液口 511到出液口 512的方向逐漸增大，順時針導葉52和逆時針導葉53在外管51徑向方向上的寬度沿進液口 511到出液口 512的方向也逐漸增大。順時針導葉52和逆時針導葉53的螺旋升角β為15?25°。該種形式的順時針導葉52和逆時針導葉53能夠保證具有較好的摻氣效果。
[0037]本實施例中，造渦摻氣管5的出液口512通過管道連接有排放花管6，通過排放花管6將含微納米氣泡的水流排放到水體中，利于微納米氣泡溶解到水體中。
[0038]本實施例中，如圖2所示，多級葉片栗4的栗軸豎直布置，多級葉片栗4的進口設于多級葉片栗4栗體的下端，多級葉片栗4的出口設于多級葉片栗4栗體的上端。如圖4所示，多級葉片栗4中各級葉輪具有三片葉片41，每一級葉輪之間用葉輪擋套43隔開。
[0039]本實施例中，增氧栗2和水栗I的流量比為1:3?1:5，該種流量比的摻氣效果最佳，使得經過系統的微納米氣泡水含氧量高達8?9.5mg/L。如果比例過小，氣泡微納米化效果雖好，但是經過系統的微納米氣泡水的含氧量效果欠佳，如果比例過大，雖然含氧量較高，但是氣泡微納米化效果欠佳。
[0040]本實施例中，水體微納米增氧系統還包括監測控制裝置，監測控制裝置包括控制器7和氧氣監測探頭8，氧氣監測探頭8與控制器7相連將檢測的氧氣濃度信號發送至控制器7，控制器7與水栗1、增氧栗2和多級葉片栗4相連，并將氧氣濃度信號值與設定的下限閾值和上限閾值比較，當氧氣濃度信號值低于下限閾值時控制開啟水栗1、增氧栗2和多級葉片栗4，當氧氣濃度信號值大于上限閾值時控制關閉水栗1、增氧栗2和多級葉片栗4。上述控制器7可參考現有技術進行配置。上述下限閾值和上限閾值根據不同污染水體對含氧量的要求設置。
[0041]本實施例水栗1、增氧栗2和文丘里管3組合的結構組合在進行摻氣時，通過水栗I(采用潛水栗)抽水，使得進入文丘里管3的水流具有一定的流速，增氧栗2通過摻氣管道將空氣通入文丘里管3，文丘里管3通過減少過流斷面面積、提高流速、增壓加氣的摻氣原理使氣體以宏觀小氣泡存在，形成摻氣水流。
[0042]本實施例的水體微納米增氧系統在用于污水等水體時，在水栗I的進水口設置雙層攔污柵。
[0043]經實驗對水體微納米增氧系統的增氧效果進行分析，用燒杯測定水樣澄清時間來評價增氧效果，試驗結果為:取多級葉片栗4出口輸出的摻氣水體作為水樣，該水樣從乳白色微細氣泡混合液到完全澄清所用時間是1.5?2.5分鐘;取造渦摻氣管5輸出的摻氣水體作為水樣，該水樣的澄清時間增加到3.0-4.5分鐘。根據Stokes定律，氣泡在水體中的上升速度與氣泡直徑的平方成正比，普通宏觀氣泡在水體中產生后，會迅速上升，由于壓強減小，體積膨脹氣泡上升到水面并破裂消失，氣泡存在的時間非常短。但是微小氣泡，在水中上升的速度較慢，在上升過程中，由于氣泡與水的接觸比表面積大，氣泡中的氣體不斷溶入水中，體積會不斷收縮并于水中最終溶解消失，從產生到破裂的歷程通常達到兒十秒甚至幾分鐘。根據文獻資料，現有日本HONDA PUMPS的BUSP大型微納米氣泡栗，產生的微細氣泡直徑分布在Ium到50um，其微細氣泡混合液的氣泡懸浮時間為I分鐘。以上表明本實用新型水體微納米增氧系統產生的摻氣水流中含有大量直徑小于50um微小氣泡，其摻氣水流中微納米級氣泡的含量要遠遠高于現有微納米氣泡栗產生的摻氣水流。尤其是通過造渦摻氣管5對摻氣水流中的氣泡進一步碎化，增氧效果的提高也更為顯著。
[0044]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例。對于本技術領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型技術構思前提下所得到的改進和變換也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種水體微納米增氧系統，包括水栗(1)、增氧栗(2)和文丘里管(3)，所述水栗(I)的出口與文丘里管(3 )的進水口相連，所述增氧栗(2 )的出口與文丘里管(3 )的進氣口相連，其特征在于:所述文丘里管(3)的出水口連接有多級葉片栗(4)，所述多級葉片栗(4)的各葉片(41)設有若干沿葉片(41)邊緣間隔布置的凹入缺口(42)。2.根據權利要求1所述的水體微納米增氧系統，其特征在于:所述多級葉片栗(4)的出口連接有造渦摻氣管(5)，所述造渦摻氣管(5)包括外管(51)，所述外管(51)的兩端分別為進液口( 511)和出液口( 512)，所述外管(51)的內壁上設有若干呈順時針螺旋布置的順時針導葉(52)和若干呈逆時針螺旋布置的逆時針導葉(53)，若干順時針導葉(52)和若干逆時針導葉(53)沿外管(51)的軸線方向間隔交錯布置。3.根據權利要求2所述的水體微納米增氧系統，其特征在于:所述順時針導葉(52)和逆時針導葉(53)所對應的圓心角均為150°?180°，且所述順時針導葉(52)和逆時針導葉(53)在與外管(51)軸線垂直的平面上的投影對稱布置。4.根據權利要求2所述的水體微納米增氧系統，其特征在于:沿進液口(511)到出液口(512)的方向，順時針導葉(52)和逆時針導葉(53)在外管(51)軸線方向上的厚度及在外管(51)徑向方向上的寬度均逐漸增大;所述順時針導葉(52)和逆時針導葉(53)的螺旋升角為15。?25。ο5.根據權利要求2所述的水體微納米增氧系統，其特征在于:所述外管(51)內還裝設有兩層間隔布置的微孔網格(54)，兩層微孔網格(54)位于外管(51)的出液口(512)與最靠近出液口(512)的順時針導葉(52)或者逆時針導葉(53)之間。6.根據權利要求2所述的水體微納米增氧系統，其特征在于:所述進液口(511)為沿液體流入方向橫截面積逐漸增大的錐形口，所述出液口(512)為沿液體流出方向橫截面逐漸減小的錐形口。7.根據權利要求2所述的水體微納米增氧系統，其特征在于:所述造渦摻氣管(5)的出液口( 512 )通過管道連接有排放花管(6 )。8.根據權利要求1所述的水體微納米增氧系統，其特征在于:所述多級葉片栗(4)的栗軸豎直布置，多級葉片栗(4)的進口設于多級葉片栗(4)栗體的下端，多級葉片栗(4)的出口設于多級葉片栗(4)栗體的上端。9.根據權利要求1所述的水體微納米增氧系統，其特征在于:所述增氧栗(2)和水栗(I)的流量比為1:3?1:5。10.根據權利要求1至9中任一項所述的水體微納米增氧系統，其特征在于:所述水體微納米增氧系統還包括監測控制裝置，所述監測控制裝置包括控制器(7)和氧氣監測探頭(8)，所述氧氣監測探頭(8)與控制器(7)相連將檢測的氧氣濃度信號發送至控制器(7)，所述控制器(7)與水栗(1)、增氧栗(2)和多級葉片栗(4)相連，并將氧氣濃度信號值與設定的下限閾值和上限閾值比較，當氧氣濃度信號值低于下限閾值時控制開啟水栗(I)、增氧栗(2)和多級葉片栗(4)，當氧氣濃度信號值大于上限閾值時控制關閉水栗(1)、增氧栗(2)和多級葉片栗(4)。
【文檔編號】C02F3/02GK205710124SQ201620650593
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】肖衛華, 姚幫松, 裴毅, 張文萍, 張立成, 黃蔚, 仰孝恩, 夏文錦, 王躍潤
【申請人】湖南農業大學