用于水體增氧的造渦摻氣管的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于水體增氧的造渦摻氣管，包括外管，外管的兩端分別為進液口和出液口，外管的內(nèi)壁上設(shè)有若干呈順時針螺旋布置的順時針導(dǎo)葉和若干呈逆時針螺旋布置的逆時針導(dǎo)葉，若干順時針導(dǎo)葉和若干逆時針導(dǎo)葉沿外管的軸線方向間隔交錯布置。該造渦摻氣管具有體積小巧、造價低、增氧效率高、利于降低能耗等優(yōu)點。
【專利說明】
用于水體増氧的造渦摻氣管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及水體增氧設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于水體增氧的造渦摻氣管。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟快速發(fā)展和人口的急劇膨脹，環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。其中，水污染問題尤為突出，而在水污染中，最嚴(yán)重的問題是水體的富營養(yǎng)化。水體的富營養(yǎng)化導(dǎo)致了藻類的異常增殖，形成了人們常說的“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)備運行成本高，且均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、造價尚等缺點。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種體積小巧、造價低、增氧效率高、利于降低能耗的用于水體增氧的造渦摻氣管。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種用于水體增氧的造渦摻氣管，包括外管，所述外管的兩端分別為進液口和出液口，所述外管的內(nèi)壁上設(shè)有若干呈順時針螺旋布置的順時針導(dǎo)葉和若干呈逆時針螺旋布置的逆時針導(dǎo)葉，若干順時針導(dǎo)葉和若干逆時針導(dǎo)葉沿外管的軸線方向間隔交錯布置。
[0006]上述的造渦摻氣管，優(yōu)選的，所述順時針導(dǎo)葉和逆時針導(dǎo)葉所對應(yīng)的圓心角均為150°?180°，且所述順時針導(dǎo)葉和逆時針導(dǎo)葉在與外管軸線垂直的平面上的投影對稱布置。
[0007]上述的造渦摻氣管，優(yōu)選的，沿進液口到出液口的方向，順時針導(dǎo)葉和逆時針導(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。
[0008]上述的造渦摻氣管，優(yōu)選的，所述順時針導(dǎo)葉和逆時針導(dǎo)葉的螺旋升角為15°?25。。
[0009]上述的造渦摻氣管，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針導(dǎo)葉或者逆時針導(dǎo)葉之間。
[0010]上述的造渦摻氣管，優(yōu)選的，所述進液口為沿液體流入方向橫截面積逐漸增大的錐形口。
[0011]上述的造渦摻氣管，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。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0013]本實用新型用于水體增氧的造渦摻氣管工作時，從進液口通入加壓水流，加壓水流通過外管并從出液口流出的過程中，在順時針導(dǎo)葉和逆時針導(dǎo)葉的作用下反復(fù)交替形成順時針和逆時針渦流，在外管內(nèi)會產(chǎn)生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現(xiàn)象，從而產(chǎn)生含大量微納米氣泡的水體，相比于現(xiàn)有摻氣裝置，其具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、增氧效果好等優(yōu)點。
[0014]該造渦摻氣管尤其適用于對其他摻氣裝置輸出的摻氣水流進一步增氧，其能進一步碎化摻氣水流中的氣泡，形成大量的微納米級氣泡，能夠顯著提高增氧效果。
【附圖說明】

[0015]圖1為水體微納米增氧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為多級葉片栗的剖視結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0017]圖3為多級葉片栗中葉片的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0018]圖4為多級葉片栗中相鄰葉輪采用葉輪擋套隔開的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0019]圖5為造渦摻氣管立體圖的局部剖視簡圖。
[0020]圖6為造渦摻氣管的主剖視結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0021 ]圖7為造渦摻氣管的側(cè)剖視結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0022]圖8為順時針導(dǎo)葉沿外管內(nèi)壁布置的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0023]圖9為微孔網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)不意fg]圖。
[0024]圖例說明:
[0025]1、水栗;2、增氧栗;3、文丘里管;4、多級葉片栗;41、葉片;42、凹入缺口 ；43、葉輪擋套;5、造渦摻氣管;51、外管;511、進液口； 512、出液口； 52、順時針導(dǎo)葉;53、逆時針導(dǎo)葉;54、微孔網(wǎng)格;6、排放花管;7、控制器;8、氧氣監(jiān)測探頭。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0027]如圖5至圖9所示，本實施例用于水體增氧的造渦摻氣管5包括外管51，外管51的兩端分別為進液口 511和出液口 512，外管51的內(nèi)壁上設(shè)有若干繞外管51軸線呈順時針螺旋布置的順時針導(dǎo)葉52和若干繞外管51軸線呈逆時針螺旋布置的逆時針導(dǎo)葉53，若干順時針導(dǎo)葉52和若干逆時針導(dǎo)葉53沿外管51的軸線方向間隔交錯布置。工作時，從進液口 511通入加壓水流，加壓水流通過外管51并從出液口512流出的過程中，在順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53的作用下反復(fù)交替形成順時針和逆時針渦流，在外管51內(nèi)會產(chǎn)生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現(xiàn)象，從而得到含大量微納米氣泡的水體，相比于現(xiàn)有摻氣裝置，其具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、增氧效果好等優(yōu)點。
[0028]上述順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53所對應(yīng)的圓心角α均為150°?180°，也即順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53各自螺旋旋繞的長度所對應(yīng)的圓心角α為150°?180°。順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53在與外管51軸線垂直的平面上的投影對稱布置
[0029]進一步的，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的順時針導(dǎo)葉52或者逆時針導(dǎo)葉53之間，也即所有順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(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)過微孔網(wǎng)格54時形成負壓，能夠更進一步碎化氣泡，形成微納米級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。
[0030]本實施例中，進液口511為沿液體流入方向橫截面積逐漸增大的錐形口，利用過流面積增大，水流脫離壁面，形成負壓，有利于摻氣，同時增加過流斷面面積有利于形成渦流。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。
[0031 ]本實施例中，優(yōu)選的，沿進液口 511到出液口 512的方向，順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(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。順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53的螺旋升角β為15?25°。該種形式的順時針導(dǎo)葉52和逆時針導(dǎo)葉53能夠保證具有較好的摻氣效果。
[0032]該造渦摻氣管5尤其適用于對其他摻氣裝置輸出的摻氣水流進一步增氧，其可進一步碎化摻氣水流中的氣泡，形成大量的微納米級氣泡，能夠顯著提高增氧效果。例如，將造渦摻氣管5用于如圖1至圖4所示的水體微納米增氧系統(tǒng)，該水體微納米增氧系統(tǒng)包括水栗1、增氧栗2和文丘里管3，水栗I的出口通過管道與文丘里管3的進水口相連，增氧栗2的出口通過管道與文丘里管3的進氣口相連，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的出水口連接有多級葉片栗4，多級葉片栗4的各葉片41設(shè)有若干沿葉片41邊緣間隔布置的凹入缺口 42，多級葉片栗4的其他結(jié)構(gòu)參考現(xiàn)有技術(shù)。從文丘里管3的出水口輸出的摻氣水流進入多級葉片栗4，多級葉片栗4利用機械原理使得摻氣水流中的小氣泡形成微米級和納米級的氣泡，并且在多級葉片栗4的各葉片41上設(shè)有干沿葉片41邊緣間隔布置的凹入缺口 42，能夠大大提高氣泡微納米化的效果，從而可提高增氧效率，減少系統(tǒng)工作時間，降低能耗。
[0033]同時，該水體微納米增氧系統(tǒng)體積小巧、造價低，對提高污染水體含氧量，增強水體中微生物活性，提高降解能力，提高水體的自身凈化能力和防止因為缺氧致使需氧生物死亡而導(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)增氧灌溉尚效增氧。
[0034]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，接觸時間長，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，促進微生物活性，加速對污染物的降解速度，提高污染水體的自身進化能力。相比其他污水處理方式，采用該水體微納米增氧系統(tǒng)進行增氧的效果明顯，且無二次污染。本實施例的造渦摻氣管5連接在多級葉片栗4的出口，對多級葉片栗4輸出的摻氣水流進一步增氧。
[0035]上述水體微納米增氧系統(tǒng)中，造渦摻氣管5的出液口512通過管道連接有排放花管6，通過排放花管6將含微納米氣泡的水流排放到水體中，利于微納米氣泡溶解到水體中。
[0036]上述水體微納米增氧系統(tǒng)中，如圖2所示，多級葉片栗4的栗軸豎直布置，多級葉片栗4的進口設(shè)于多級葉片栗4栗體的下端，多級葉片栗4的出口設(shè)于多級葉片栗4栗體的上端。如圖4所示，多級葉片栗4中各級葉輪具有三片葉片41，每一級葉輪之間用葉輪擋套43隔開。
[0037]上述水體微納米增氧系統(tǒng)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)過系統(tǒng)的微納米氣泡水含氧量高達8?9.5mg/L。如果比例過小，氣泡微納米化效果雖好，但是經(jīng)過系統(tǒng)的微納米氣泡水的含氧量效果欠佳，如果比例過大，雖然含氧量較高，但是氣泡微納米化效果欠佳。
[0038]上述水體微納米增氧系統(tǒng)還包括監(jiān)測控制裝置，監(jiān)測控制裝置包括控制器7和氧氣監(jiān)測探頭8，氧氣監(jiān)測探頭8與控制器7相連將檢測的氧氣濃度信號發(fā)送至控制器7，控制器7與水栗1、增氧栗2和多級葉片栗4相連，并將氧氣濃度信號值與設(shè)定的下限閾值和上限閾值比較，當(dāng)氧氣濃度信號值低于下限閾值時控制開啟水栗1、增氧栗2和多級葉片栗4，當(dāng)氧氣濃度信號值大于上限閾值時控制關(guān)閉水栗1、增氧栗2和多級葉片栗4。上述控制器7可參考現(xiàn)有技術(shù)進行配置。上述下限閾值和上限閾值根據(jù)不同污染水體對含氧量的要求設(shè)置。
[0039]上述水體微納米增氧系統(tǒng)中水栗1、增氧栗2和文丘里管3組合的結(jié)構(gòu)組合在進行摻氣時，通過水栗1(采用潛水栗)抽水，使得進入文丘里管3的水流具有一定的流速，增氧栗2通過摻氣管道將空氣通入文丘里管3，文丘里管3通過減少過流斷面面積、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。
[0040]上述的水體微納米增氧系統(tǒng)在用于污水等水體時，在水栗I的進水口設(shè)置雙層攔污柵。
[0041 ]經(jīng)實驗對水體微納米增氧系統(tǒng)的增氧效果進行分析，用燒杯測定水樣澄清時間來評價增氧效果，試驗結(jié)果為:取多級葉片栗4出口輸出的摻氣水體作為水樣，該水樣從乳白色微細氣泡混合液到完全澄清所用時間是1.5?2.5分鐘;取造渦摻氣管5輸出的摻氣水體作為水樣，該水樣的澄清時間增加到3.0-4.5分鐘。普通宏觀氣泡在水體中產(chǎn)生后，會迅速上升，由于壓強減小，體積膨脹氣泡上升到水面并破裂消失，氣泡存在的時間非常短。但是微小氣泡，在水中上升的速度較慢，在上升過程中，由于氣泡與水的接觸比表面積大，氣泡中的氣體不斷溶入水中，體積會不斷收縮并于水中最終溶解消失，從產(chǎn)生到破裂的歷程通常達到兒十秒甚至幾分鐘。根據(jù)文獻資料，現(xiàn)有日本HONDA PUMPS的BUSP大型微納米氣泡栗，產(chǎn)生的微細氣泡直徑分布在Ium到50um，其微細氣泡混合液的氣泡懸浮時間為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，以上表明水體微納米增氧系統(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氣泡的含量要遠遠高于現(xiàn)有微納米氣泡栗產(chǎn)生的摻氣水流。尤其是通過造渦摻氣管5對摻氣水流進行進一步增氧時，增氧效果的提高也更為顯著。
[0042]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例。對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進和變換也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于水體增氧的造渦摻氣管，其特征在于:包括外管(51)，所述外管(51)的兩端分別為進液口( 511)和出液口( 512)，所述外管(51)的內(nèi)壁上設(shè)有若干呈順時針螺旋布置的順時針導(dǎo)葉(52)和若干呈逆時針螺旋布置的逆時針導(dǎo)葉(53)，若干順時針導(dǎo)葉(52)和若干逆時針導(dǎo)葉(53)沿外管(51)的軸線方向間隔交錯布置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造渦摻氣管，其特征在于:所述順時針導(dǎo)葉(52)和逆時針導(dǎo)葉(53)所對應(yīng)的圓心角均為150°?180°，且所述順時針導(dǎo)葉(52)和逆時針導(dǎo)葉(53)在與外管(51)軸線垂直的平面上的投影對稱布置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造渦摻氣管，其特征在于:沿進液口(511)到出液口( 512 )的方向，順時針導(dǎo)葉(52)和逆時針導(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所述的造渦摻氣管，其特征在于:所述順時針導(dǎo)葉(52)和逆時針導(dǎo)葉(53)的螺旋升角為15°~25°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造渦摻氣管，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)的順時針導(dǎo)葉(52)或者逆時針導(dǎo)葉(53)之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的造渦摻氣管，其特征在于:所述進液口(511)為沿液體流入方向橫截面積逐漸增大的錐形口。7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的造渦摻氣管，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。
【文檔編號】A01K63/04GK205727688SQ201620650621
【公開日】2016年11月30日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】肖衛(wèi)華, 裴毅, 姚幫松, 張文萍, 張立成, 黃蔚, 夏文錦, 王躍潤, 彭沛夫
【申請人】湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)