專利名稱：混合、充氣或充氧方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)氣流分配的方法和設(shè)備，具體地涉及一種向池塘、河流、河口、水庫(kù)或湖泊、污水或廢水處理貯留池池床或池中充氣或充氧或從水或其它溶質(zhì)中氣提揮發(fā)性化合物的混合、充氣或充氧方法和設(shè)備。
在許多情況下，使用浸在水中的擴(kuò)散器將氣體導(dǎo)入液體中。例如，為了充氣和混合，特別是給水充氧，需將氧通入液體(典型地如水)中。這類技術(shù)被用于需氧生物學(xué)處理系統(tǒng)來(lái)處理污水、不同類型的廢水和養(yǎng)魚(yú)池或湖泊河流和其它環(huán)境中的雨水和水。該技術(shù)也用于污水中揮發(fā)性有機(jī)物的氣提。
通常，通過(guò)將精確體積的空氣輸入到能夠?qū)⒖諝庖跃_的小氣泡釋放到水中來(lái)促進(jìn)自然過(guò)程的一組擴(kuò)散器中來(lái)處理“活性污泥處理廠”中的污水。擴(kuò)散器的數(shù)目和間隔相對(duì)于所處理水的體積和所需的處理量來(lái)計(jì)算。擴(kuò)散器通常放置于水位的最低點(diǎn)，以使空氣在到達(dá)大氣之前有足夠的時(shí)間在水中通過(guò)。
在已知的系統(tǒng)中，從供給管線向一組擴(kuò)散器供氣，通常從合適的空氣源，例如空氣泵，其輸送恒定和均勻的空氣供給。擴(kuò)散器沿供給管線串聯(lián)裝配，且每一擴(kuò)散器排出的空氣量應(yīng)基本相同。在已知的污水處理系統(tǒng)中，通過(guò)使用具有大的截面積的供給管和相對(duì)低的壓力供應(yīng)源，沿管線從一個(gè)擴(kuò)散器到鄰近另一個(gè)的勢(shì)壓降可以忽略不計(jì)。為了確保延管線長(zhǎng)度方向上具有可以忽略不計(jì)的壓力降且由此確保擴(kuò)散器的流出量平衡，必須根據(jù)擴(kuò)散器的數(shù)量和輸送速率對(duì)管的截面進(jìn)行計(jì)算。在其它特定的充氣系統(tǒng)中，可以給每一擴(kuò)散器裝上手控調(diào)節(jié)的閥或孔口控制以平衡它們的排氣量。已知的獨(dú)立的平衡氣體擴(kuò)散器系統(tǒng)對(duì)于確保正確的平衡是很困難的，通常需要對(duì)該出口擴(kuò)散器進(jìn)行精確的校平。
專利號(hào)EP 115342和GB2136713中公開(kāi)了一種恒定流量調(diào)節(jié)器和制造帶有活動(dòng)O形圈的該流量調(diào)節(jié)器的方法。所公開(kāi)的調(diào)節(jié)器在很寬的供給壓力范圍內(nèi)可以給出恒定的液體通過(guò)體積速率。這種類型的調(diào)節(jié)器可以設(shè)計(jì)成使其在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)具有特定的流速，并且該調(diào)節(jié)器可以用塑料來(lái)模塑成型，這使它們生產(chǎn)起來(lái)極為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)將一組這類恒定流量設(shè)備串聯(lián)裝配在供有足夠高的壓力的液體的管線上時(shí)，每根調(diào)節(jié)過(guò)的管線上的流速是恒定的，而與沿管線系統(tǒng)的壓力波動(dòng)無(wú)關(guān)。供給管線的壓力必須高于預(yù)定的最小壓力，在該最小壓力處的壓力降最大。通常該最小壓力處在管線的末端。這些設(shè)備還沒(méi)有被認(rèn)為具有調(diào)節(jié)空氣或氧氣流動(dòng)的作用。沒(méi)有講授這些設(shè)備除了使用液體外還能使用其它流體。其原因可能是沒(méi)有任何一種商業(yè)可得設(shè)備被認(rèn)為能夠在伴有波動(dòng)的空氣壓力的條件下操作產(chǎn)生恒定的流動(dòng)。
本發(fā)明的目的是提供一種克服了現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的氣體分配系統(tǒng)。
本發(fā)明的一方面提供了一種通過(guò)一組帶有從普通供給管線或總管線支生出來(lái)的出口管線的管路系統(tǒng)分配氣體的方法，所述方法包含連續(xù)產(chǎn)生預(yù)定最小體積的氣體并將其輸入管路系統(tǒng)中，通過(guò)在每一出口管線處提供一個(gè)恒定流量的調(diào)節(jié)設(shè)備使每一出口輸送所需的氣體量，當(dāng)上述管路系統(tǒng)中的壓力超過(guò)預(yù)定的最小值時(shí)，該調(diào)節(jié)器設(shè)備將流量限制到設(shè)定的量。
更具體地，本發(fā)明提供了一種對(duì)池塘、河流或湖泊、污水/處理貯留池或廢水池床進(jìn)行混合、充氣或充氧或從水或其它溶質(zhì)中氣提揮發(fā)性化合物的方法。該方法包括通過(guò)帶有一組從普通供給管線或總管線支生出的出口管線的管路系統(tǒng)分配空氣或氧氣，通過(guò)連續(xù)產(chǎn)生預(yù)定最小空氣或氧氣流量，并將其引入管路系統(tǒng)，通過(guò)在每一出口管線處提供一個(gè)恒定流量的調(diào)節(jié)設(shè)備使每一出口輸送所需的空氣或氧氣量，當(dāng)上述管路系統(tǒng)中的壓力超過(guò)預(yù)定的最小值時(shí)，該調(diào)節(jié)器設(shè)備將流量限制到設(shè)定的量。
對(duì)于上述的應(yīng)用，后面所提到的氣體指的是空氣或氧氣。
更具體地，預(yù)定的最小氣體體積大于計(jì)算的擴(kuò)散器所需輸送的最小體積。至少在被認(rèn)為可接受的壓力范圍內(nèi)優(yōu)選使用活動(dòng)元件控制(moving element control)流量調(diào)節(jié)器以達(dá)到上述目的，而無(wú)須考慮沿管線的壓力降。對(duì)于大多數(shù)的應(yīng)用，在每一出口處具有精確和均勻的氣體量。這可以通過(guò)在每一出口使用特定和均勻流速的流量調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一方面提供一種氣體分配系統(tǒng)，包含氣體分配供應(yīng)管線、連接到分配供應(yīng)管線的壓力源、一組從分配供應(yīng)管線支生出的出口管線，且其特征在于恒定流量調(diào)節(jié)器被安裝在分配供應(yīng)管線和每一出口管線之間，以產(chǎn)生通過(guò)出口管線輸送的所需的氣體流量。
更具體地，本發(fā)明提供一種對(duì)池塘、河流、河口、水庫(kù)、或湖泊、污水或廢水處理貯留池或池床進(jìn)行充氣或充氧或從水或其它溶質(zhì)中氣提揮發(fā)性化合物的混合、充氣或充氧系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含空氣或氧氣分配供應(yīng)管線、連接到分配供應(yīng)管線的空氣或氧氣源和一組從分配供應(yīng)管線支生出的出口管線，其特征在于恒定流量調(diào)節(jié)器安裝在每一出口管線上，以產(chǎn)生通過(guò)出口管線輸送的所需的空氣或氧氣流量。
對(duì)于上述的應(yīng)用，因此提及的氣體是空氣或氧氣?？梢杂卸嘤谝粭l的分配管線。
更具體地，提供了預(yù)定的最小氣體體積，計(jì)算出的該最小氣體體積大于擴(kuò)散器輸送的最小體積。所需的氣體流量是均勻的氣體流量。
恒定流量調(diào)節(jié)器可以是活動(dòng)O形圈恒定流量調(diào)節(jié)器或其它活動(dòng)元件恒定流量調(diào)節(jié)器，上述恒定流量調(diào)節(jié)器被精確調(diào)整使之輸送外部管線需要的計(jì)算得到的氣體供應(yīng)量，而不必改變供給壓力，這樣在它的設(shè)計(jì)操作范圍內(nèi)，它自身補(bǔ)償了供給壓力的變化。
在另一方案中，使用在高于已知?dú)怏w壓力下僅允許所需的最大氣體流量(體積)通過(guò)的活動(dòng)O形圈調(diào)節(jié)器。使用這種調(diào)節(jié)器，沿管線的壓力降可以通過(guò)使用在達(dá)反映壓力降的較低壓力下具有所需的最大流量的調(diào)節(jié)器來(lái)補(bǔ)償。通過(guò)這種方法，從所有出口處獲得了基本平穩(wěn)的氣體流量。應(yīng)該了解，當(dāng)使用術(shù)語(yǔ)鈞“勻”時(shí)，對(duì)于所需的流速，最通常有一個(gè)可接受的容許變化量。
每一出口管線帶有合適的出口噴嘴。它們可以是充氣噴嘴、擴(kuò)散器或任何其它適用于預(yù)定應(yīng)用的噴嘴。在優(yōu)選應(yīng)用中，每一出口管線提供各自的擴(kuò)散器。一般出口管線沿分配供應(yīng)管線串聯(lián)安裝。出口管線的數(shù)量和出口噴嘴/擴(kuò)散器的數(shù)量根據(jù)具體的應(yīng)用來(lái)計(jì)算且按一定距離配置。優(yōu)選氣體來(lái)源于合適的氣源，通常通過(guò)泵鼓風(fēng)機(jī)或發(fā)生器或其它合適的設(shè)備來(lái)產(chǎn)生，優(yōu)選它輸送恒定體積的氣體。該系統(tǒng)能用來(lái)分配任何所需的氣體組合物。對(duì)于許多的應(yīng)用，氣體是空氣，其它氣體可以是氧氣、二氧化碳、氮?dú)饣虺粞?。上述分配供?yīng)管線包含至少一種長(zhǎng)度的管子。此外，它可以包含一組從普通主管支生出或與氣體供應(yīng)源直接相連的不同長(zhǎng)度的管子。該管線可以包含回流管或環(huán)形管路。上述出口管線可以與回流調(diào)節(jié)裝置和/或隔離球閥一起使用。這類裝置可以與上述恒定流量調(diào)節(jié)器一起使用或作為單獨(dú)的裝置使用。上述恒定流量調(diào)節(jié)器、任何回流調(diào)節(jié)裝置和任何隔離閥可以與出口擴(kuò)散器合使用。
本發(fā)明能用于許多潛在的應(yīng)用，例如通過(guò)導(dǎo)入空氣來(lái)處理污水、瀝濾液和農(nóng)業(yè)廢水，氣提水或其它溶質(zhì)中的揮發(fā)性化合物，混合水層，給水池、池塘、湖泊和河流或養(yǎng)魚(yú)池充氣和混合，和與各種工業(yè)過(guò)程相聯(lián)系。這里使用該系統(tǒng)的目的是將氣體引入液體或其它氣體中，該防止回流裝置防止了當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入相對(duì)負(fù)壓狀態(tài)時(shí)液體或氣體進(jìn)入該系統(tǒng)。該隔離球閥可以隔離單獨(dú)的支線管路。該系統(tǒng)能用于控制泡簾。
對(duì)于任何給定的應(yīng)用，來(lái)自出口管線的輸送速率是已知的，且氣源能夠維持不少于計(jì)算得到的系統(tǒng)最低要求的恒定供給。
本發(fā)明能用于上述任何的應(yīng)用，及輸送任何氣體，特別是空氣或氧氣到液體中的其它應(yīng)用。
下面進(jìn)一步參考附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述；其中圖1為體現(xiàn)本發(fā)明的空氣分配系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案示意圖，且圖2為優(yōu)選壓力調(diào)節(jié)器的流動(dòng)速率對(duì)壓力的曲線。
為方便，通過(guò)與注入空氣處理水有關(guān)的實(shí)施例描述本發(fā)明。在廢水處理的一個(gè)應(yīng)用中，水包含廢水。要處理的水/廢水在1中顯示，并且貯存在一個(gè)開(kāi)口井或貯槽3中?？諝夥峙涔芫€2從在壓力下給管線供給空氣的空氣源1中延伸出。一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵(未示出)能方便地達(dá)到此目的。沿管線2長(zhǎng)度方向上以一定間距配有一組出口管線4。為達(dá)到廢水處理的目的，每一個(gè)出口管線上都有一個(gè)能將空氣以小氣泡的形式釋放進(jìn)入水/廢水中的擴(kuò)散器。為了確保從每一擴(kuò)散器流出的空氣流量相同，在輸送管線2和出口擴(kuò)散器4之間的流線中使用了調(diào)節(jié)器5。調(diào)節(jié)器可以是擴(kuò)散器的部件或者也可以是一個(gè)獨(dú)立的構(gòu)件。調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)能輸送恒定的流量，而不考慮當(dāng)管線中壓力超過(guò)預(yù)定最小值時(shí)管線中壓力的變化，該最小值是計(jì)算得到的，其能夠確保每一調(diào)節(jié)器供給所需的氣體體積量。優(yōu)選的調(diào)節(jié)器是如前述專利中所描述的活動(dòng)元件恒定流量調(diào)節(jié)器的所知的類型。這些調(diào)節(jié)器生產(chǎn)起來(lái)是非常經(jīng)濟(jì)的，特別是由塑料模塑時(shí)。
優(yōu)選地將活動(dòng)元件調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)成可在超過(guò)供給壓力范圍的情況下操作以輸送所需的空氣流量。這也就是說(shuō)，它對(duì)于在最小壓力水平上超過(guò)預(yù)期壓力范圍的供給壓力的變化是自我補(bǔ)償?shù)?。圖2是具有所述類型特征的活動(dòng)元件類型的恒定壓力調(diào)節(jié)器的曲線，顯示了體積流量隨壓力的變化。它也顯示了壓力P1以后出現(xiàn)的流動(dòng)速率平臺(tái)。在分配供給管線中，使用了一組流量調(diào)節(jié)器，能夠從該組擴(kuò)散器產(chǎn)生均勻的空氣輸送，只要管線中的壓力超過(guò)最小值P1。
此外，可使用一個(gè)“O”形圈調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器在給定的空氣壓力下僅允許空氣最大流量(體積)通過(guò)，只要該壓力沒(méi)有超過(guò)給定壓力，因此來(lái)自每一出口管線的流動(dòng)速率將會(huì)為特定的最大流動(dòng)速率。這可以在沿分配管線幾乎沒(méi)有或沒(méi)有壓力降的地方使用。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)池塘、河流或湖泊、污水/處理貯留池或廢水池床進(jìn)行混合、充氣或充氧，或從水或其它溶質(zhì)中氣提揮發(fā)性化合物的方法，該方法包括通過(guò)具有一組由普通供給管線或主管線(2)支生出的出口管線(4)的管路系統(tǒng)分配空氣或氧氣，其特征為連續(xù)產(chǎn)生預(yù)定的最小體積的空氣或氧氣并將其導(dǎo)入管路系統(tǒng)，通過(guò)在每一出口管線處提供一個(gè)恒定流量調(diào)節(jié)設(shè)備(5)在出口處輸送所需的空氣或氧氣量，當(dāng)管路系統(tǒng)中的壓力超過(guò)預(yù)定最小值時(shí)，該調(diào)節(jié)設(shè)備限制流量到設(shè)定的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中空氣或氧氣的最小體積量超過(guò)了計(jì)算所得到的出口所要輸送的最小體積量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在每一出口處輸送基本相同量的空氣或氧氣，而不考慮沿管線的壓力降，至少在認(rèn)為可以接受的范圍內(nèi)是這樣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任意一項(xiàng)所述的方法，其中使用了活動(dòng)元件恒定流量調(diào)節(jié)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述壓力實(shí)際上沿分配管線是恒定的，且在每一出口處輸送準(zhǔn)確和均勻量的空氣或氧氣，使用了一個(gè)活動(dòng)“O”形圈恒定流量調(diào)節(jié)器，其在設(shè)定壓力下以其設(shè)定的最大流動(dòng)速率操作。
6.一種混合、充氣或充氧系統(tǒng)，目的是給池塘、河流或湖泊、污水或廢水處理貯留池或池床中充氣或充氧，或從水或其它溶質(zhì)中氣提揮發(fā)性化合物，且該系統(tǒng)包含空氣或氧氣分配供給管線(2)，一個(gè)連接到分配供給線上的空氣或氧氣壓力源，和一組由分配供給線支生出的出口管線(4)，其特征為在每一出口管線上配置一個(gè)恒定流量調(diào)節(jié)器(5)，以產(chǎn)生通過(guò)出口管線輸送的所需空氣或氧氣量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中提供了預(yù)定的空氣或氧氣體積量，該體積量是計(jì)算得到的，其超出了出口管線上所有出口輸送的最小體積量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其中所需的空氣或氧氣氣流是所需的空氣或氧氣的均勻氣流。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中將調(diào)節(jié)器調(diào)到在出口管線處輸送所需的計(jì)算得到的空氣或氧氣供給，而不考慮供給壓力的變化，因此在其設(shè)計(jì)的操作范圍內(nèi)其對(duì)于供給壓力的變化是自我補(bǔ)償?shù)摹?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求6到8任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中將調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為在已知的空氣或氧氣壓力下，僅允許所需的空氣或氧氣的最大流量(體積)通過(guò)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中恒定流量調(diào)節(jié)器包含“O”形圈活動(dòng)元件環(huán)恒定流量調(diào)節(jié)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求6到11任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中每一出口管線帶有一個(gè)合適的出口噴嘴。
13.根據(jù)權(quán)利要求6到12所述的系統(tǒng)，其中所述出口噴嘴沿分配管線串聯(lián)安裝。
14.根據(jù)權(quán)利要求6到13任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述空氣或氧氣壓力源為輸送恒定體積量的空氣或氧氣的泵。
15.根據(jù)權(quán)利要求6到14任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中分配供給線包含至少一個(gè)管線長(zhǎng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求6到15任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中分配供給管線包含一組從普通主管線支生出或與空氣或氧氣源直接連接的管子。
17.根據(jù)權(quán)利要求6到16任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中管線包含一個(gè)回流管線或是環(huán)形管路。
18.根據(jù)權(quán)利要求6到17任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中出口管線結(jié)合有一個(gè)回流調(diào)節(jié)設(shè)備和/或隔離球閥。
19.一種對(duì)池塘、河流或湖泊、污水/處理貯留池或廢水池床進(jìn)行混合、充氣或充氧，或從水或其它溶質(zhì)中氣提揮發(fā)性化合物的方法，基本上按前述參考


的方法構(gòu)建和安裝了管路系統(tǒng)，通過(guò)該管路系統(tǒng)分配空氣或氧氣。
20.一種混合、充氣或充氧系統(tǒng)，目的是給對(duì)池塘、河流或湖泊、污水/處理貯留池或廢水池床進(jìn)行混合、充氣或充氧，或從水或其它溶質(zhì)中空氣洗提揮發(fā)性化合物，該系統(tǒng)基本上是按前述參考附圖所說(shuō)明的且如附圖所示的方法構(gòu)建和安裝的。
全文摘要
一種通過(guò)具有一組從普通供給管線(2)支生出的出口管線(4)的管路系統(tǒng)分配空氣來(lái)對(duì)池塘、河流或湖泊、污水或廢水處理貯留池或池床進(jìn)行混合、充氣或充氧,或從水或其它溶質(zhì)中氣提揮發(fā)性化合物的混合、充氣或充氧的方法和設(shè)備。為了在每一出口處輸送所需量的空氣或氧氣,在每一出口管線中裝了一個(gè)恒定流量調(diào)節(jié)器(5),當(dāng)管路系統(tǒng)中的壓力超過(guò)預(yù)定最小值時(shí),該調(diào)節(jié)器能夠?qū)⒘髁肯拗频皆O(shè)定的值。一種方法是通過(guò)選擇調(diào)節(jié)器以達(dá)到此目的,而不考慮沿管線的壓力降。另一種方法是在沿管線沒(méi)有壓力降的情況下選擇調(diào)節(jié)器以給出所需的流出量。
文檔編號(hào)C02F3/20GK1343183SQ0080467
公開(kāi)日2002年4月3日 申請(qǐng)日期2000年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月5日
發(fā)明者凱尼斯·奧哈拉 申請(qǐng)人:凱尼斯·奧哈拉