一种波纹板微纳米曝气管及曝气装置的制作方法

1.本发明属于水处理行业的曝气装置领域，涉及一种曝气管与曝气装置，尤其涉及一种结构紧凑，高效节能的波纹板微纳米曝气管及曝气装置。


背景技术：

2.曝气是常见的污水工艺，是指将空气中的氧强制向液体中转移的过程，其目的是获得足够的溶解氧。此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧接触的目的。从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用。
3.现有的曝气管分为穿孔曝气管和微纳米曝气管。穿孔曝气管是在曝气管两侧开孔径为毫米或厘米级的小孔，曝气时气体从两侧小孔喷出，实现充氧和水力扰动的目的；但是穿孔曝气管的气孔孔径较大，形成的气泡也较大，不利于氧在水中的传质，而且由于氧传质阻力随管道长度增加，气泡主要集中在曝气管的前段释放，后段气泡将大大减少。
4.微纳米曝气管由微孔材料制成管体，压缩空气通过管壁上的微纳米气孔溢出，形成直径为微纳米级的气泡，微纳米级别的气泡在水中的传质效率远远大于普通穿孔管曝气。但利用微纳米曝气管充氧过程中，能耗较大，相同的能耗前提下，作用面积远小于普通穿孔管曝气。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于为了解决现有曝气管曝气效率较低，对水汽切割不均匀的缺陷而提供一种结构紧凑，高效节能的波纹板微纳米曝气管。
6.本发明的另一个目的是为了提供包含该波纹板微纳米曝气管的曝气设备。
7.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种波纹板微纳米曝气管，所述波纹板微纳米曝气管由管壳与置于所述管壳内部的多个微纳米曝气元件构成，所述的微纳米曝气元件由若干片波纹板反相叠放以形成流体通道。
9.包括管壳与多个微纳米曝气元件，所述多个微纳米曝气元件依次排列设置于管壳内部，所述的微纳米曝气元件由若干片波纹板反相叠放以形成流体通道，相邻的两个微纳米曝气元件的波纹板呈60
‑
120
°
配置。
10.在本技术方案中，本发明的波纹板微纳米曝气管包括管壳与设置于管壳内的多个微纳米曝气元件，当水气进入曝气管时，使得水气在流动过程中被微纳米曝气元件均匀分散混合，到下一个曝气元件处，又得到空间三个方向的混合均化，使得其分散程度更加均匀。
11.作为本发明的一种优选方案，所述管壳内部的微纳米曝气元件采用多层叠放，叠放层数为2
‑
10层，且相邻的两个微纳米曝气元件呈60
‑
120
°
交错配置。
12.更优选的，相邻的两个微纳米曝气元件的波纹板呈90
°
配置，为了使得流体分切更
加均匀。
13.作为本发明的一种优选方案，所述微纳米曝气元件的单层高度为20
‑
200mm。
14.作为本发明的一种优选方案，所述微纳米曝气元件的高度为50
‑
150mm。
15.作为本发明的一种优选方案，所述微纳米曝气元件呈由若干片波纹板反相叠放构成的圆柱体，所述波纹板的厚度为0.1
‑
0.6mm，波纹板的波峰高度为2
‑
10mm，波纹与水平夹角为40
°‑
70
°
。
16.在本技术方案中，波纹板的波纹与水平夹角为40
°‑
70
°
，是为了方便流体通过，若角度小于40
°
，会因为角度太小而使得阻力过大，降低曝气效率；若角度大于70
°
，则不利于装配组装，故本发明选择波纹与水平夹角为40
°‑
70
°
。
17.本发明的微纳米曝气元件的截面可以选用椭圆形、菱形，长方形等，但是圆形可以使得受力均匀，且稳固性更好。
18.本发明另一方面提供了一种波纹板微纳米曝气装置，包括多个上述的波纹板微纳米曝气管，通过管道连接的污水离心泵与喷射器，所述喷射器与所述波纹板微纳米曝气管的进口端相连。
19.作为本发明的一种优选方案，所述喷射器利用液体的高速喷射形成负压接口，所述接口与臭氧或其它气体，流体发生器连接。
20.作为本发明的一种优选方案，所述波纹板微纳米曝气管串联设置，波纹板微纳米曝气管远端设有污水出口，波纹板微纳米曝气管末端设有气液分离段，所述气液分离段的管径大于所述波纹板微纳米曝气管的管径。
21.作为本发明的一种优选方案，所述气液分离段内部设有除雾元件。
22.作为本发明的一种优选方案，所述气液分离段内部还设有臭氧分解装置，以分解未被利用的臭氧，保证尾气排放时臭氧含量达标。
23.本发明的曝气装置包括上述的波纹板微纳米曝气管，污水经离心泵送入喷射器时，空气或者臭氧被吸入喷射器，得到初步混合，然后进入波纹板微纳米曝气管中的微纳米曝气元件，在流动过程中，每个交点均受到剪切进入的交叉通道，使得流体均匀分散混合，到下一个旋转90
°
的微纳米曝气元件处，又得到空间上三个不同方向的混合均化，这样曝气过程，不会受到流体类型(例如滞流或者湍流)的影响。
24.污水与空气(或臭氧)通过微纳米曝气元件时，被切割次数：
25.其中：
26.n表示进入波纹板微纳米曝气管的污水和空气(或臭氧)的被切割次数；
27.k表示波纹板微纳米曝气管进口的组分(污水，空气或臭氧)；
28.m表示每个微纳米曝气元件中波纹板的片数；
29.n表示波纹板微纳米曝气管中微纳米曝气元件的个数。
30.在正常情况下，水深4.4m时，曝气时氧吸收能力在5％左右，本发明的曝气装置可以使曝气时的氧吸收能力提高一倍左右，接近10％左右。而且根据污水处理量，可以在工程里加工制造合适的波纹板微纳米曝气管和成套的微纳米曝气装置，运至现场安装，大大缩短现场施工周期，并且比现有的曝气池节省了更多的占地面积。
31.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
32.1)本发明的波纹板微纳米曝气管结构紧凑；
33.2)本发明的曝气装置特别适用于臭氧曝气，可以迅速的将臭氧分散到微纳米状态，均匀的分布到污水中，极大的提高了臭氧在污水中的传质效率，提高了臭氧的利用率，本发明的曝气装置具有高效节能的有点。
附图说明
34.图1是本发明曝气装置的示意图。
35.图2是本发明波纹板微纳米曝气管的示意图。
36.图3是图2的a
‑
a截面图。
37.图4是图2的b
‑
b截面图。
38.图中，1.污水离心泵；2.喷射器；3.波纹板微纳米曝气管；4.微纳米曝气元件；5.管壳；6.波纹板；7.污水出口；8.气液分离段。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明中所用的污水离心泵，喷射器均为市场购得。
41.参见图1，图2，图3与图4，本发明提供了一种曝气装置，包括管道连接的污水离心泵1，喷射器2与波纹板微纳米曝气管3，其中，波纹板微纳米曝气管3包括管壳5与多个微纳米曝气元件4，多个微纳米曝气元件4依次排列设置于管壳5内部，微纳米曝气元件4由若干片波纹板6反相叠放以形成流体通道，相邻的两个微纳米曝气元件4的波纹板6呈85
‑
95
°
配置；波纹板6的厚度为0.1
‑
0.6mm，宽度为100
‑
150mm，波纹板的波峰高度为5
‑
10mm，波纹与水平夹角为40
°‑
70
°
，微纳米曝气元件4呈圆柱体；
42.波纹板微纳米曝气管3依次串联设置，喷射器2与第一根波纹板微纳米曝气管3的进口端相连，波纹板微纳米曝气管3远端设有污水出口7，波纹板微纳米曝气管3末端设有气液分离段8，气液分离段8的管径大于与其相连的波纹板微纳米曝气管3的管径。
43.污水经喷射器2进入波纹板微纳米曝气管3后，进入微纳米曝气元件4，在进入由多个波纹板6形成流体通道，使得污水被不断的切割，从而达到曝气的目的。
44.优选的，在喷射器2处还可以外接有鼓风装置或臭氧发生器(图上未标示)，为了提高曝气效率，在污水进入微纳米曝气元件呈圆柱体3前先一步对污水进行水汽混合。
45.更优选的，在喷射器2处外接臭氧发生器(图上未标示)，相对于鼓风装置送入的空气来说，用臭氧来曝气会有更好的效果，所以选择在污水进入微纳米曝气元件呈圆柱体3前先一步对污水进行污水与臭氧的初步混合。
46.优选的，气液分离段内部设有除雾元件(图上未标示)。
47.更优选的，气液分离段内部还设有臭氧分解装置(图上未标示)，以分解未被利用的臭氧，保证尾气排放时臭氧含量达标。
48.实施例
49.某企业每小时要排除含胺类化合物的污水1.5t/h，用臭氧氧化法除去无水肿的有害物质。
50.根据《精细有机化工制备手册》的臭氧污水脱嗅法，其空塔速度0.3
‑
5m/s，接触时间5s以上的要求。
51.采用本发明的曝气装置，其中，包括管道连接的污水离心泵1，喷射器2与波纹板微纳米曝气管3，其中，波纹板微纳米曝气管3包括管壳5与多个微纳米曝气元件4，多个微纳米曝气元件4依次排列设置于管壳5内部，微纳米曝气元件4由若干片波纹板6反相叠放以形成流体通道，相邻的两个微纳米曝气元件4的波纹板6呈90
°
配置；波纹板6的厚度为0.5mm，宽度为100mm，波纹板的波峰高度为5mm，波纹与水平夹角为60
°
，微纳米曝气元件4呈圆柱体；
52.波纹板微纳米曝气管3依次串联设置，在喷射器2处外接臭氧发生器，喷射器2与第一根波纹板微纳米曝气管3的进口端相连，远离喷射器2的波纹板微纳米曝气管3处设有污水出口7，最外端的波纹板微纳米曝气管连通大气；
53.污水经喷射器2进入波纹板微纳米曝气管3后，进入微纳米曝气元件4，在进入由多个波纹板6形成流体通道，使得污水被不断的切割，从而达到曝气的目的。
54.波纹板微纳米曝气管的长度l＝0.3m/s
×
5s＝1.5m；
55.取波纹板微纳米曝气管的直径dn为100mm，波纹板片数m＝20片，微纳米曝气元件高度为100mm，得出微纳米曝气元件的个数n＝1.5m/100mm＝15个。
56.污水，臭氧混合水汽通过1.5m长，直径100mm的波纹板微纳米曝气管的出口处被切割次数为：
[0057][0058]
被切割次数
[0059]
被切割后的尺寸为：100/(5.3687
×
10
23
)＝1.8626
×
10
‑
22
mm。
[0060]
可见，已经达到微纳米曝气的要求。
[0061]
当波纹板微纳米曝气管长度为1m时，污水出口处亦可观察到乳白色水汽。
[0062]
本发明的曝气装置也别适用于臭氧曝气，可以迅速的将臭氧分散到微纳米状态，均匀的分布到污水中，极大的提高了臭氧在污水中的传质效率，提高了臭氧的利用率，本发明的曝气装置具有高效节能的有点。
[0063]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。