一種微擾動供氧裝置及用該供氧裝置修復水體的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水體修復技術領域，具體涉及一種微擾動供氧裝置及用該供氧裝置修復水體的方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市化進程的不斷加速，污水排放量日益增加，水體水質越來越差。曝氣充氧技術因其成本低、見效快等優點而廣泛應用于水體修復領域。曝氣供氧能加速水體復氧進程，增強水體中好氧菌活性，加速分解水中有機物，提高水體紊動性，并抑制底泥中磷的釋放。
[0003]傳統的曝氣方法主要有鼓風曝氣和機械曝氣，例如，公開號為CN101372376A的中國發明專利申請文獻公開了一種應用于生物接觸氧化系統的組合式鼓風曝氣系統，其安裝在填料下方，包括可提升管式懸鏈微孔曝氣器、固定穿孔管式曝氣器，所述可提升管式懸鏈微孔曝氣裝置安裝在填料之下，且所述固定管式曝氣裝置安裝在可提升管式懸鏈微孔曝氣裝置下方。
[0004]公開號為CN 104045147A的中國發明專利申請文獻公開了公開了一種深水曝氣機，由潛水栗和射流栗兩大部分組成，射流栗部件又由噴嘴、消聲器、進氣管、混氣室、擴散管等零件組成，潛水曝氣機采用了射流栗的原理，液氣射流栗，其中的兩相流動，從噴嘴出口到喉管出口，起初氣液兩相都是連續相，然后液體射流破碎，氣體保持為連續相而液體成為分散相，然后液滴不斷融合，液體又變成了連續相，氣體成了分散相。
[0005]公開號為CN 105000687A的中國發明專利申請文獻公開了一種用于污水處理的機械鼓風雙用曝氣設備，包括機械曝氣裝置和鼓風曝氣裝置，所述的機械曝氣裝置整體為回轉圓柱形，所述的鼓風曝氣裝置位于機械曝氣裝置中部，所述的機械曝氣裝置位于曝氣池池水上部，所述的機械曝氣裝置包括轉軸和碟片，轉軸右端與外部電機相連接;所述的鼓風曝氣裝置包括固定盤、一對連接座、支腿、空心柱、鼓風管、分配管和曝氣元件，所述的曝氣元件為氣泡發生器形式，所述的氣泡發生器為擴散器，所述的支腿包括外管、內管、底座和地腳螺栓。
[0006]然而這兩種供氧方式都在一定程度上對底泥造成較大擾動。會使底泥中已沉積的有機物、重金屬等污染物釋放，造成水體的二次污染。且底泥擾動抑制了水體中藻類的生長，降低了PH和溶氧水平。而現有水體修復技術中，在供氧時減小底泥擾動方面并沒有較成熟的技術方案。
【發明內容】
[0007]本發明提供一種微擾動供氧裝置及用該供氧裝置修復水體的方法，裝置結構簡單，溶氧效果好，對底泥擾動小，可避免底泥中污染物的二次污染，尤其適用于受污染的湖泊及河道，處理效果好。
[0008]—種微擾動供氧裝置，包括納米氣泡機、至少一個布管機構、用于驅動所述布管機構的水力推動機構和用于將所述布管機構懸浮于水體中的浮體機構；
[0009]所述布管機構包括:
[0010]豎直設置的進水主管，該進水主管頂端帶有連接所述納米氣泡機的富氧水進水P；
[0011]若干水平設置的出水支管，交錯連通在豎直主管的不同高度處，每根出水支管上設有河道水體進水口和混合水出水口。
[0012]納米氣泡機產生的納米氣泡具有直徑小、比表面積大、氧傳質效率高，并且能在上升過程中自身增壓溶解，上升速度慢等優點，因此，幾乎不會對底泥造成擾動。本發明中，納米發泡機產生的富氧水，由富氧水進水口進入進水主管，分流至各出水支管，各出水支管上安裝有河道水體進水口，由于整體裝置運轉，河水體由河道水體進水口進入支管與富氧水混合經由出水口排出。
[0013]優選地，所述水力推動機構包括:
[0014]以進水主管為中心呈輻射分布的若干水力推動器和連接進水主管與對應水力推動器的若干支撐桿。本發明利用利用河道水流流動，推動水力推動器，帶動整體裝置轉動。
[0015]進一步優選，水力推動機構安裝在進水主管上且位于水面以下500mm?100mm處。
[0016]進一步優選，水力推動機構的支撐桿長度在100mm?1200mm。
[0017]作為優選，水力推動機構的水力推動器為半徑10mm?300mm的中空半球體。進一步優選，中空半球體的平面朝向水流來向。水流推動中空半球體，進而帶動支撐桿推動進水主管轉動。
[0018]本發明利用浮體機構等將整個裝置固定在水體中，從而對水體進行復氧修復。優選地，所述浮體機構包括:
[0019]安裝在進水主管上且位于水力推動裝置上方的浮板和位于進水主管底部的附重塊。
[0020]進一步優選，所述浮板由兩塊浮板主體拼接而成，拼接線的中心處開設安裝孔，通過該安裝孔安裝在進水主管上。
[0021 ]更進一步地，每塊浮板主體的拼接邊中心各開設一個半球孔，兩個半球孔對接即所述安裝孔，安裝時與進水主管相扣，拼接邊的兩端設有連接兩塊浮板主體的鎖扣。鎖扣和半球孔的設置方便浮板在進水主管上的安裝。
[0022]進一步優選，所述附重塊位于進水主管底部，使整體供氧裝置在水體中保持豎直，不受水流影響。
[0023]為增強供氧的均勻性同時減小水體擾動作為優選，所有出水支管的水平投影均不重疊且等分投影面上以進水主管投影為圓心的圓，同一高度處對稱設置兩根出水支管。
[0024]為滿足水體不同深度處對溶解氧的需求，優選地，各出水支管的長度由上至下逐級變短。
[0025]優選地，所述附重塊為不銹鋼實心半球體，附重快底部與長度最短出水支管連接處之間的距離h為0.5?1.0Lmin，Lmin為最短出水支管的長度。
[0026]距離h是根據一種流體在另一種流體中的擴散，當邊界層流體流速為流體最大流速的99%時，h大于或等于該層流層厚度，具體值結合裝置實際運行狀況確定。
[0027]相鄰出水支管之間的距離優選為500mm?800mm。
[0028]進水主管的高度優選為1500mm?4500mm。
[0029]最長出水支管的長度優選為1500mm?2500mm;最短出水支管的長度優選為500mm?I OOOmm ；優選以300mm?500mm長度逐級遞減。
[0030]優選地，所述河道水體進水口與進水主管之間的垂直距離為所在出水支管長度的1/3?2/3。
[0031 ]進一步優選，所述河道水體進水口為喇叭狀，其小口端與出水支管相連。
[0032]本發明的喇叭狀進水口包括一個擴口(敞口)、一個小口和位于擴口與小口之間的收縮段，小口與出水支管相連，擴口朝向污染水體。更進一步優選，所述河道水體進水口的敞口直徑為0.75?1.25倍出水支管內徑，收縮段錐角Θ為7.5°?12.5°。
[0033]喇叭狀進水口的設置來源于文丘里流量計，當收縮段錐角Θ為7.5°?12.5°時，進水的機械能損耗最小。喇叭狀進水口數量優先設置為I個，多個進水口設置，影響富氧水的出水。
[0034]本發明還提供一種利用所述微擾動供氧裝置對污染水體進行復氧修復的方法，包括如下步驟:
[0035]將所述布管機構由浮體機構懸浮于污染水體的底泥上方，納米氣泡機產生的富氧水由富氧水進水口送入進水主管中，然后分配至不同出水支管中，污染水由河道水體進水口進入出水支管中，富氧水與污染水體混合后由混合水出水口排出至污染水體中，處理過程中由河道中的水流推動水力推動機構，帶動整體裝置轉動。
[0036]優選地，所述布管機構懸浮于污染水體的底泥上方0.5?1.5Lmin處，其中Lmin為最短出水支管長度;控制進水主管中進水流速為I?5m/s，出水支管中出水流速為I?3m/s。
[0037]本發明可根據污染水體面積選擇合適數量的布水裝置懸浮于污染水體的底泥上方。
[0038]優選地，控制進水主管中進水流速為I?5m/s，進一步優選為2?4m/s;出水支管中出水流速為I?3m/s，進一步優選為I?2m/s。
[0039]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0040](I)納米氣泡供氧，溶氧效果好，對底泥擾動小，可避免底泥中污染物的二次污染；
[0041](2)布管機構支管上下長度不一致，滿足水體不同深度對氧的需求；
[0042](3)利用河道水體流動帶動整體裝置轉動，減小裝置運行成本。
[0043]納米氣泡機與本發明特定的布水裝置結構相結合，溶氧效果好，在結合水力驅動方式，對底泥擾動小，分別用普通曝氣裝置和本發明微擾動供氧裝置曝氣，至DO上升到Smg/L時，檢測SS，普通曝氣方