水體增氧系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種水體增氧系統(tǒng)，包括水泵、增氧泵和文丘里管，水泵的出口與文丘里管的進(jìn)水口相連，增氧泵的出口與文丘里管的進(jìn)氣口相連，文丘里管的出水口連接有造渦摻氣管，造渦摻氣管包括外管，外管的兩端分別為進(jìn)液口和出液口，外管的內(nèi)壁上設(shè)有若干呈順時(shí)針螺旋布置的順時(shí)針導(dǎo)葉和若干呈逆時(shí)針螺旋布置的逆時(shí)針導(dǎo)葉，若干順時(shí)針導(dǎo)葉和若干逆時(shí)針導(dǎo)葉沿外管的軸線方向間隔交錯(cuò)布置。該水體增氧系統(tǒng)具有體積小巧、造價(jià)低、增氧效率高、利于降低能耗等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
水體増氧系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及水體增氧設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水體增氧系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人口的急劇膨脹，環(huán)境污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重。其中，水污染問(wèn)題尤為突出，而在水污染中，最嚴(yán)重的問(wèn)題是水體的富營(yíng)養(yǎng)化。水體的富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致了藻類(lèi)的異常增殖，形成了人們常說(shuō)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(huì)導(dǎo)致大量水生生物死亡，造成環(huán)境生態(tài)的惡性循環(huán)，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)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(xiàn)有的水體摻氣增氧設(shè)備不僅增氧效果差，導(dǎo)致增氧效率和設(shè)備運(yùn)行成本高，且均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、造價(jià)尚等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種體積小巧、造價(jià)低、增氧效率高、利于降低能耗的水體增氧系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種水體增氧系統(tǒng)，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(jìn)水口相連，所述增氧栗的出口與文丘里管的進(jìn)氣口相連，所述文丘里管的出水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(jìn)液口和出液口，所述外管的內(nèi)壁上設(shè)有若干呈順時(shí)針螺旋布置的順時(shí)針導(dǎo)葉和若干呈逆時(shí)針螺旋布置的逆時(shí)針導(dǎo)葉，若干順時(shí)針導(dǎo)葉和若干逆時(shí)針導(dǎo)葉沿外管的軸線方向間隔交錯(cuò)布置。
[0005]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述順時(shí)針導(dǎo)葉和逆時(shí)針導(dǎo)葉所對(duì)應(yīng)的圓心角均為150°?180°，且所述順時(shí)針導(dǎo)葉和逆時(shí)針導(dǎo)葉在與外管軸線垂直的平面上的投影對(duì)稱(chēng)布置。
[0006]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，沿進(jìn)液口到出液口的方向，順時(shí)針導(dǎo)葉和逆時(shí)針導(dǎo)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。
[0007]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述順時(shí)針導(dǎo)葉和逆時(shí)針導(dǎo)葉的螺旋升角為15°?25。。
[0008]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述外管內(nèi)還裝設(shè)有兩層間隔布置的微孔網(wǎng)格，兩層微孔網(wǎng)格位于外管的出液口與最靠近出液口的順時(shí)針導(dǎo)葉或者逆時(shí)針導(dǎo)葉之間。
[0009]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述進(jìn)液口設(shè)于外管的側(cè)壁上，且進(jìn)液口的進(jìn)液方向與外管的內(nèi)壁相切。
[0010]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，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]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述造渦摻氣管的出液口通過(guò)管道連接有負(fù)壓噴嘴。
[0012]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述負(fù)壓噴嘴包括噴管，所述噴管的管腔設(shè)有沿液體流動(dòng)方向依次相連的漸變過(guò)渡段和小孔徑段，所述小孔徑段的直徑小于管腔的直徑，所述漸變過(guò)渡段的孔徑沿液體流動(dòng)方向逐漸減小，且漸變過(guò)渡段大徑端的直徑等于管腔的直徑，小徑端的直徑等于小孔徑段的直徑。
[0013]上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述增氧栗和水栗的流量比為1:3?1:5。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明的水體增氧系統(tǒng)，采用水栗、增氧栗和文丘里管的結(jié)構(gòu)組合形成和輸出摻氣水流，使摻氣水流進(jìn)入造渦摻氣管，摻氣水流通過(guò)造渦摻氣管的過(guò)程中，在順時(shí)針導(dǎo)葉和逆時(shí)針導(dǎo)葉的作用下反復(fù)交替形成順時(shí)針和逆時(shí)針渦流，在外管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現(xiàn)象，可進(jìn)一步碎化摻氣水流中的氣泡，形成大量微納米級(jí)氣泡，該水體增氧系統(tǒng)能夠大大提高氣泡微納米化的效果，從而顯著提高增氧效率，減少系統(tǒng)工作時(shí)間，降低能耗。
[0015]本發(fā)明的水體增氧系統(tǒng)體積小巧、造價(jià)低，對(duì)提高污染水體含氧量，增強(qiáng)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?yàn)槿毖踔率剐柩跎锼劳龆鴮?dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)潰崩具有十分重要的意義。其不僅可用于對(duì)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(yè)養(yǎng)殖的高效增氧，以及農(nóng)業(yè)增氧灌溉高效增氧。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為水體增氧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為造渦摻氣管局部剖切后的立體結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0018]圖3為造渦摻氣管的主剖視結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0019]圖4為造渦摻氣管的側(cè)剖視結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0020]圖5為順時(shí)針導(dǎo)葉沿外管內(nèi)壁布置的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0021]圖6為微孔網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0022]圖7為負(fù)壓噴嘴的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0023]圖8為圖7中A—A剖視放大圖。
[0024]圖例說(shuō)明:
1、水栗;2、增氧栗;3、文丘里管;4、負(fù)壓噴嘴;41、噴管;42、漸變過(guò)渡段;43、小孔徑段；
5、造渦摻氣管;51、外管;511、進(jìn)液口； 512、出液口； 52、順時(shí)針導(dǎo)葉；53、逆時(shí)針導(dǎo)葉；54、微孔網(wǎng)格。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]如圖1至圖6所示，本實(shí)施例的水體增氧系統(tǒng)，包括水栗1、增氧栗2和文丘里管3，水栗I的出口通過(guò)管道與文丘里管3的進(jìn)水口相連，增氧栗2的出口通過(guò)管道與文丘里管3的進(jìn)氣口相連，該水栗1、增氧栗2、文丘里管3及其結(jié)構(gòu)組合為現(xiàn)有技術(shù)，其能夠形成和輸出摻氣水流。文丘里管3的出水口連接有造渦摻氣管5，造渦摻氣管5包括外管51，外管51的兩端分別為進(jìn)液口 511和出液口 512，外管51的內(nèi)壁上設(shè)有若干繞外管51軸線呈順時(shí)針螺旋布置的順時(shí)針導(dǎo)葉52和若干繞外管51軸線呈逆時(shí)針螺旋布置的逆時(shí)針導(dǎo)葉53，若干順時(shí)針導(dǎo)葉52和若干逆時(shí)針導(dǎo)葉53沿外管51的軸線方向間隔交錯(cuò)布置。從文丘里管3的出水口輸出的摻氣水流進(jìn)入造渦摻氣管5，摻氣水流通過(guò)造渦摻氣管5的過(guò)程中，在順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53的作用下反復(fù)交替形成順時(shí)針和逆時(shí)針渦流，在外管51內(nèi)會(huì)產(chǎn)生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現(xiàn)象，可進(jìn)一步碎化摻氣水流中的氣泡，形成大量微納米級(jí)氣泡，該水體增氧系統(tǒng)能夠大大提高氣泡微納米化的效果，顯著提高增氧效率，減少系統(tǒng)工作時(shí)間，降低能耗。且相比于傳統(tǒng)多級(jí)式增氧系統(tǒng)，造渦摻氣管5的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、造價(jià)更低。
[0027]根據(jù)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(shí)間長(zhǎng)，因而氧的傳質(zhì)效率高，可迅速而高效地提高污染水體的含氧量，促進(jìn)微生物活性，加速對(duì)污染物的降解速度，提高污染水體的自身進(jìn)化能力。相比其他污水處理方式，采用本實(shí)施例的水體增氧系統(tǒng)進(jìn)行增氧的效果明顯，且無(wú)二次污染。
[0028]上述順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53所對(duì)應(yīng)的圓心角α均為150°?180°，也即順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53各自螺旋旋繞的長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的圓心角α為150°?180°。順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53在與外管51軸線垂直的平面上的投影對(duì)稱(chēng)布置
進(jìn)一步的，外管51內(nèi)還裝設(shè)有兩層間隔布置的微孔網(wǎng)格54，兩層微孔網(wǎng)格54位于外管51的出液口 512與最靠近出液口 512的順時(shí)針導(dǎo)葉52或者逆時(shí)針導(dǎo)葉53之間，也即所有順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53均位于兩層微孔網(wǎng)格54的一側(cè)，微孔網(wǎng)格54為具有若干微孔的片狀網(wǎng)。摻氣水流經(jīng)過(guò)微孔網(wǎng)格54時(shí)形成負(fù)壓，能夠更進(jìn)一步碎化氣泡，形成微納米級(jí)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(shí)施例中，微孔網(wǎng)格54還可設(shè)置三層以上，能使氣泡碎化效果更好。
[0029]本實(shí)施例中，進(jìn)液口511設(shè)于外管51的側(cè)壁上，且進(jìn)液口 511的進(jìn)液方向與外管51的內(nèi)壁相切，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。
[0030]本實(shí)施例中，優(yōu)選的，順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53在外管51軸線方向上的厚度沿進(jìn)液口 511到出液口 512的方向逐漸增大，從5mm逐漸增厚到10mm，順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53在外管51徑向方向上的寬度沿進(jìn)液口 511到出液口 512的方向也逐漸增大。順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53的螺旋升角β為15?25°。該種形式的順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53能夠保證具有較好的摻氣效果。
[0031]本實(shí)施例中，造渦摻氣管5的出液口512通過(guò)軟管連接負(fù)壓噴嘴4，通過(guò)負(fù)壓噴嘴4將含微納米氣泡的水流排放到水體中，如圖7和圖8所示，負(fù)壓噴嘴4包括噴管41，噴管41的管腔設(shè)有沿液體流動(dòng)方向依次相連的漸變過(guò)渡段42和小孔徑段43，小孔徑段43的直徑Rl小于管腔的直徑R2，優(yōu)選R2=3R1，小孔徑段43的直徑為L(zhǎng)，L=1.5?2R1。漸變過(guò)渡段42的孔徑沿液體流動(dòng)方向逐漸減小，且漸變過(guò)渡段42大徑端的直徑等于管腔的直徑，小徑端的直徑等于小孔徑段43的直徑。有研究表明，當(dāng)水體中的壓力低于負(fù)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)時(shí)，溶解在水中的空氣會(huì)從水中釋放出來(lái)，因此，通過(guò)負(fù)壓噴嘴4的負(fù)壓作用，可提高釋氣效率，進(jìn)一步利于微納米氣泡的形成。本實(shí)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(jīng)過(guò)系統(tǒng)的微納米氣泡水含氧量高達(dá)8?9.5mg/L。如果比例過(guò)小，氣泡微納米化效果雖好，但是經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的微納米氣泡水的含氧量效果欠佳，如果比例過(guò)大，雖然含氧量較高，但是氣泡微納米化效果欠佳。
[0032]本實(shí)施例水栗1、增氧栗2和文丘里管3組合的結(jié)構(gòu)組合在進(jìn)行摻氣時(shí)，通過(guò)水栗I(采用潛水栗)抽水，使得進(jìn)入文丘里管3的水流具有一定的流速，增氧栗2通過(guò)摻氣管道將空氣通入文丘里管3，文丘里管3通過(guò)減少過(guò)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。
[0033]本實(shí)施例的水體增氧系統(tǒng)在用于污水等水體時(shí)，在水栗I的進(jìn)水口設(shè)置雙層攔污柵。
[0034]經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)水體增氧系統(tǒng)的增氧效果進(jìn)行分析，用燒杯測(cè)定水樣澄清時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)增氧效果，試驗(yàn)結(jié)果為: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(shí)間增加到
2.5-3.5分鐘。根據(jù)文獻(xiàn)資料，現(xiàn)有日本HONDAPUMPS的BUSP大型微納米氣泡栗，產(chǎn)生的微細(xì)氣泡直徑分布在Ium到50um，其微細(xì)氣泡混合液的氣泡懸浮時(shí)間為I分鐘。根據(jù)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。以上表明本發(fā)明水體增氧系統(tǒng)產(chǎn)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(jí)氣泡的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有微納米氣泡栗產(chǎn)生的摻氣水流，通過(guò)檢測(cè)，經(jīng)過(guò)增氧系統(tǒng)之后的水體氧氣含量達(dá)到
8.5-9.5mg/L。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進(jìn)和變換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水體增氧系統(tǒng)，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(jìn)水口相連，所述增氧栗(2)的出口與文丘里管(3)的進(jìn)氣口相連，其特征在于:所述文丘里管(3)的出水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(jìn)液口(511)和出液口(512)，所述外管(51)的內(nèi)壁上設(shè)有若干呈順時(shí)針螺旋布置的順時(shí)針導(dǎo)葉(52)和若干呈逆時(shí)針螺旋布置的逆時(shí)針導(dǎo)葉(53)，若干順時(shí)針導(dǎo)葉(52)和若干逆時(shí)針導(dǎo)葉(53)沿外管(51)的軸線方向間隔交錯(cuò)布置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述順時(shí)針導(dǎo)葉(52)和逆時(shí)針導(dǎo)葉(53)所對(duì)應(yīng)的圓心角均為150°?180°，且所述順時(shí)針導(dǎo)葉(52)和逆時(shí)針導(dǎo)葉(53)在與外管(51)軸線垂直的平面上的投影對(duì)稱(chēng)布置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:沿進(jìn)液口(511)到出液口( 512)的方向，順時(shí)針導(dǎo)葉(52)和逆時(shí)針導(dǎo)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。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述順時(shí)針導(dǎo)葉(52)和逆時(shí)針導(dǎo)葉(53)的螺旋升角為15°~25°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述外管(51)內(nèi)還裝設(shè)有兩層間隔布置的微孔網(wǎng)格(54)，兩層微孔網(wǎng)格(54)位于外管(51)的出液口(512)與最靠近出液口(512)的順時(shí)針導(dǎo)葉(52)或者逆時(shí)針導(dǎo)葉(53)之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述進(jìn)液口(511)設(shè)于外管(51)的側(cè)壁上，且進(jìn)液口( 511)的進(jìn)液方向與外管(51)的內(nèi)壁相切。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于: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。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述造渦摻氣管(5)的出液口(512)通過(guò)管道連接有負(fù)壓噴嘴(4)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述負(fù)壓噴嘴(4)包括噴管(41)，所述噴管(41)的管腔設(shè)有沿液體流動(dòng)方向依次相連的漸變過(guò)渡段(42)和小孔徑段(43)，所述小孔徑段(43)的直徑小于管腔的直徑，所述漸變過(guò)渡段(42)的孔徑沿液體流動(dòng)方向逐漸減小，且漸變過(guò)渡段(42)大徑端的直徑等于管腔的直徑，小徑端的直徑等于小孔徑段(43)的直徑。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體增氧系統(tǒng)，其特征在于:所述增氧栗(2)和水栗(I)的流量比為1:3?1:5。
【文檔編號(hào)】C02F3/02GK105923745SQ201610480819
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】肖衛(wèi)華, 姚幫松, 裴毅, 張文萍, 張立成, 黃蔚, 仰孝恩, 夏文錦, 王躍潤(rùn)
【申請(qǐng)人】湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)