专利名称：一种往水中加氧的装置的制作方法
废水中存在的大多数污染物是由有机物质组成的。为了净化废水除去有机物，采用所谓的生物过滤器或生物旋转器是众所周知的。在这些方法中，使用其自然特性处理有机物，使用微生物进行分解。例如，使用由波纹塑料制成的生物旋转器，它与微生物有较大的接触面积。旋转器的一半浸入到需要净化的水中，位于其中的塑料表面和微生物分别交替与含有机物养分的水和空气中的氧气接触，氧气也是必需的。充分生长以后，生长物质表面变松，象雪片一样从旋转器上脱落掉入水中。按照这种方式将有机材料转化为可被过滤掉的泥状物，从而获得较干净的水。但是，这种生物净化也有缺点，它相当依赖机器设备。需要的生物旋转器表面或生物过滤器表面较大，并有淤积和过载的危险。
由于上面所述生物净化需要较多的资源和费用，就需要一种费用较低而且较简易的方法，本发明的目的就是提供这样一种方法。本发明利用水力旋流器来向水中充氧。
当水流经旋流器时，产生非常有力且加速的涡流，将流经的物质，即有可能带污染物的水，按比重分开。抛出较重的颗粒，和少量的水一起送入一端，而净化水送入另一端，最终送出。这样，人们自然可以考虑不仅从水中分离比水重的颗粒，而且可以分离诸如油滴或溶剂滴等颗粒。但是要成为效果满意水力旋流器必须制作得非常仔细，所以就比较贵，因而象公共水净化厂使用水力旋流器就不是可立即实现的事。旋流器将悬浮颗粒从流体中分离的特性并不是将水力旋流器与生物净化结合的唯一理由，虽然水力旋流器尽管价格昂贵但仍用于生物净化上的真正原因是，在水力旋流器中产生负压，可以连续吸入溶于水中的空气。换句话说，旋流器可以往水中加氧气。即使较小的旋流器所加氧气的量也相当于非常大的生物旋转器。
生物净化时向水中添加氧气的重要性足以使得使用的旋流器能否同时将污染物从水中除去显得无足轻重。利用旋流器加氧气比象在水族箱那样用压缩机或泵输送空气更有效。
因为由旋流器和水泵组成的加氧装置可以制作得较小且容易移动，它可以放置在其它不能使用生物旋转器和生物过滤器的场合，如河流，湖泊，大坝，甚至洗汽车水循环装置中。这样就可能更加有助于生物净化，使之在更接近污染源处进行。在源头处使耕地中短期的营养流失和营养补充相互补偿，从而可以避免营养流失导致的鱼类缺氧死亡。
例如带电机和旋流器的泵可以安置在一个小筏上。筏可以锚系着，通过依次吸水和喷水推动它作圆周运动，从而对大面积死水有效地加氧。一个较小的泵尺寸可以用适当的旋流器。
用洗车设备冲洗车辆时，产生的污染物的量很多，有可能干扰或甚至完全阻塞公共水车辆厂的生物净化处理。为了防止这种情况，人们试图用循环水洗车。但是这种方法有气味难闻的缺陷，不仅损害操作者而且也损害顾客。而且需要反复地更换过滤器。
基于以上问题，本发明的目的在于作进一步的改进，主要是减少洗车时污染物和气味的排放量，其次是使净化更有效。
根据本发明，上述问题是利用旋流器向洗车设备中加氧解决的，水可以循环再利用。
如果需要，加氧旋流器可以同时进行好几种不同的净化。除了加氧外，旋流器可用已知的方式来分离重的无机颗粒(例如砂粒)，即使旋流器末端向上，也可以实现。将向上送的重物质(伴随少量水)收集，送入沉淀箱中。向下流的水含有溶解的和细分的空气，这些空气是由压力和高速水流压向箱中。水中因存在有过量的空气而产生气泡，当气泡升向表面时，携带轻的和/或小的污染物浮向表面，就形成脏的浮沫而除去(漂去)，可象重污染物一样地进入同一沉淀箱中。
虽然使用旋流器尚不会产生如通常要求的那样污染物和净水明显分离，有非常少量的污染物和沉淀箱在一起，这样洗车的循环水系统中，在被颗粒污染的水区域和用于冲洗的水区域之间就有一个分离净化步骤。颗粒污染物不必连续不断地从系统中除去，而只留在污染区(沉淀箱)中，而除去颗粒净化后的净化水最好是经缓冲箱送入到冲洗操作中。通过限制旋流器装置使其仅流出少量的经净化除去颗粒后的水，送入到冲洗水箱中，可以使净化效果更为有效。即使轻颗粒也可以利用旋流器通过上述漂浮而送入到沉淀箱中，当需要时，可将沉淀箱中的污染物倒空。沉淀箱中的水可以从污染物已分别漂去和沉下，水从已经净化位置处排出。因为可生物降解的物质收集在沉淀箱中，耗氧降解也主要在此进行。
通过权利要求及对
图1所示的发明原理和图2所示的最佳实施例的描述，本发明的其它优点和特征就显而易见。
如图1所示，本发明的水力旋流器放置在水中，包括旋流器1，其小端2向上高出水面，带有入口4的大端3向下，没入水中。入口4切向设置，在旋流器的底部设置有中央出口7。水从电机驱动的泵5中流入旋流器入口4中。电机可以是电动的或由内燃机、风机或其它驱动方式构成。
使用时，图示装置运转，水从泵5中吸入，再送入旋流器1中，由于水的流入速度和方向，水在旋流器中呈螺旋状向上盘升，由于半径减小，每分钟转数增多。可能存在的重颗粒被抛出，沿旋流器壁向上。由于旋流器中水转速高，自旋流器的顶端形成一条向下的中心腔9，空气11就从该路径吸入，与水混合。除了少量水有点儿象淋浴一样和重颗粒一起从旋流器顶端压出外，大量水(80％)向下从旋流器中部下端出口压出。从下出口压出的水也带有在旋流器中经涡流和水混合在一起的空气。混合或弥散得非常好，可以充分充氧。水中均匀地被氧气饱和。多余的空气形成气泡，当气泡升向水表面时，携带小而轻的污染物升至水面(漂浮)。
图2所示的净化装置是为车辆冲洗而设计和制作的。该装置是长方体，宽或长为120cm，深度为65cm，高度为210cm。多一半的空间由600升的贮水箱101占据，该箱盛装用于冲刷车辆用的水。通向车辆冲洗处的水出口112设置在贮水箱下端，与泵108相连。
在该贮水箱的下端还设有通向泵107的出口113，泵107可将水输送到设置在贮水箱101内的旋流器104中。旋流器104倒置，其尖端向上，旋流器较宽端向下，如图1所示。分别选择旋流器壁的斜度、旋流器的高度和水进入旋流器的注入速度，使得旋流器中大部分水流入下端，空气自旋流器的顶端吸入。
这样旋流器将空气吸进贮水箱的水中，使水充分充氧。水中氧饱和不仅为需氧微生物分解提供可能性，防止厌氧微生物分解过程产生的坏气味，而且气泡在水中可能存在的污染物处形成，将贮水箱中的污染物向上拉至设置有浮选出口105的上端。不仅水从该出口流出，而且充氧所形成的浮沫和它所携带的污染物也从该出口流出。该出口通向放在别处的污泥箱或沉淀及油分离组合箱。在加油站处，这样的箱通常是现成的，用于从污水中分离油、沙和泥。
用泵109将贮水箱101中的水泵入一组净化旋流器102中。该组设置成细头向下，并且成组串联。其中前两个细头向下，污染物和少量水从细端流出，而大量水净化后从旋流器沿中部向上流出。但第三个旋流器上部宽端无中部出口，而净化水是从其细端上部一点儿旋流器加宽处流出。这样，较轻颗粒从水中分离，水从该旋流器送入设置在纯化或净化箱101中的氧饱和旋流器中。旋流器组102从水中过滤出的污染物，有较重的也有较轻的，收集到倾斜通道106中，传送至出口111，又回到沉淀箱中。
在贮水箱中119处还设有新鲜水入口，一旦系统中水位整体下落，可以用来充水。在贮水箱101底部附近还设有一个电导传感器，用来测量水中盐的含量。冬季经常洒盐，汽车就会粘上较多的盐，在洗车时盐进入洗车水中。这种盐从环境角度来看没有危害，但是冲洗时不希望有太高浓度，当测得盐百分含量过高时，通过出口114将水排到公共废水系统中。可以从入口119充入新鲜水取代排出的水。值得一提的是，此处排出的水在设备中经最大程度纯化，因而从纯化角度来看，对公共废水系统的影响最小。
用标号116来代表净化设备中电控制装置，118是水位传感器，用来监控贮水箱101中的水位。最上端水位120相应于最大充水量，水可以从出口105溢出到沉淀箱中箱中水位并不需要持续地这么高，但是定期需要达到这一水位，以便将由泡沫携带的污染物(浮选)与新鲜充氧水一起送入沉淀箱中进行需氧菌分解。
在适当水位时，例如水位在充氧旋流器103和104下端位置处或稍低于该位置处，开始从沉淀箱中加水。如果水位继续下降，或者如果整个系统中水位下降，就必须从入口119处加入新鲜水。
在110处设置有射流装置，它可用来往从贮水箱引出的水中吸入空气，经射流器重新泵入水中，目的是当需要时增加贮水箱101中上升气泡数量，用来提高浮选效果。同样的目的，用射流器加入过空气的水也可以送入一个旋流器中。
本发明的水力旋流器103和104可以有直径为18mm或更小的入水口。长度(高度)为70-80cm，侧面倾角为4.5度，圆锥面的顶角为9度。旋流器中压力1Kg/cm2(100KPa)或更大。在这些条件下，水流经下端出口的出口压力足以将水推出，并在贮水箱中下推一段距离，确保水循环。压力的增大使水向下流处下出口的速度增大，持续地将空气从上端吸入，给水充氧。
旋流器103和104不必按照图示方式连接，而可以通过经过贮水箱上部边缘的连接管连接，目的在于控制和使用时易于将旋流器取出。也可以考虑在贮水箱外安装这两个旋流器，但是下端连入贮水箱中，上端伸出到收集盘等物之外，水从该收集盘中流入贮水箱101中或直接流入出口105和沉淀箱中，因为这些旋流器本身主要目的就是向水中充氧和净化水，所以上端的水比浸没下端的水较为不干净。
通过以上的实施例显而易见，本发明的充氧旋流器不仅可以防止需氧分解产生的坏气味，而且能在沉淀箱和贮水箱中代以需氧分解。从上述实施例中还可看出，就是在非常狭小的设备中，本发明也能进行有效的需要生物分解或净化。
当然，充氧旋流器并不满足于仅仅用在小型设备中，它可以用来对大型净化池的废水充氧。此时，可以考虑在池面设置多个充氧旋流器。而且旋流器改善了池中流动，进入旋流器中的水可以是要净化的输入水。旋流器最好设置浮标，它们在同样深度和同样状况下工作而与水位无关。
权利要求
1.一种对水充氧的装置，其特征在于，它包括一个水力旋流器，该水力旋流器被驱动时在旋流器中产生负压，从而通过其狭窄开口可以吸入空气，与水混合。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，旋流器长度、锥角和出口与输入到旋流器中水量及水速相对应，使得旋流器中产生负压，从旋流器窄端吸入空气，与旋流器中水混合。
3.根据以上任一权利要求所述的装置，其特征在于，旋流器设置为较宽端向下，其较窄端向上。
4.根据以上任一权利要求所述的装置，其特征在于，旋流器包括宽端的切向入口和宽端底的轴向出口。
5.根据以上任一权利要求所述的装置，其特征在于，在旋流器窄端前面和/或周围设置有拍水板或打水板。
6.根据以上任一权利要求所述的装置，其特征在于，该装置安装在如车辆冲洗的冲洗水等水循环设备中。
7.一种对内水充氧的装置，其特征在于，使用一个或多个旋流器，它们在被驱动时可从窄端吸入空气，与水混合。
8.一种水循环设备，其特征在于，它包括一个水力旋流器，其形状和操作可使得从窄端吸入与水混合或弥散在水中的空气。
全文摘要
一种水力旋流器包括旋流器(1),旋流器窄端(2)向上,而带入口(4)的宽端(3)向下,入口(4)切向设置,在旋流器底部设置有中央出口(7)。水从电机驱动的泵(5)流入旋流器入口(4)中。旋流器中的下部出口接软管,输送大量水,并且通过上部出口将空气吸入到旋流器中,与空气混合并弥散其中,这样就可以做到充分充氧。
文档编号B04C5/081GK1202145SQ9619829
公开日1998年12月16日 申请日期1996年11月12日 优先权日1995年11月13日
发明者本特·佩特森, 斯滕·库尔贝里 申请人:里贝亚工程公司