專利名稱：一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系，屬污水處理微孔曝氣管設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
城市污水處理過程的大部分能耗都集中于好氧處理過程中，提高曝氣充氧系統(tǒng)的效率成為污水廠運(yùn)行管理的關(guān)鍵?，F(xiàn)行的曝氣方法主要有鼓風(fēng)曝氣、機(jī)械曝氣以及兩者相結(jié)合的鼓風(fēng)-機(jī)械曝氣。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)中的微孔曝氣系統(tǒng)因其曝氣效率較高，適應(yīng)性較強(qiáng)， 應(yīng)用最為廣泛。作為微孔曝氣系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備——微孔曝氣擴(kuò)散裝置主要功能是對氣泡尺寸和分布進(jìn)行控制，其配氣和布?xì)饽芰χ苯佑绊懙轿⒖灼貧庀到y(tǒng)的性能。目前常見的微孔曝氣擴(kuò)散裝置主要有兩類微孔曝氣管和微孔曝氣盤。微孔曝氣管相對于微孔曝氣盤服務(wù)面積更大，受曝氣池池型的影響不大，形成的氣泡更小，溶解氧的傳質(zhì)效率更高，能耗更低， 而且噪音較小，成本更低。因此，微孔曝氣管的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是新建的污水處理廠的曝氣池多采用微孔曝氣管。傳統(tǒng)的微孔曝氣管多為等內(nèi)徑、等微孔孔徑和等開孔率的直管，其應(yīng)用于曝氣池中一般都采用微孔曝氣管組的形式，即空氣依次經(jīng)曝氣主干管和曝氣干管，最后再進(jìn)入微孔曝氣管。各微孔曝氣管在管組中一般布置較密。傳統(tǒng)的微孔曝氣管在實(shí)際運(yùn)行中主要存在以下問題(1)傳統(tǒng)的微孔曝氣管因其等內(nèi)徑、等孔徑和等開孔率導(dǎo)致曝氣后水中的溶解氧沿水平方向上分布不均勻。在曝氣過程中空氣在傳統(tǒng)的微孔曝氣管中由起端流動到末端的過程中，由于沿程阻力和部分氣泡的釋放，導(dǎo)致該管管中的壓力不斷減小，但因該管起、末端管內(nèi)徑、管道表面的微孔孔徑和開孔率相同，因此起端和末端產(chǎn)生的初始微氣泡的內(nèi)部壓力不相同，故其在水中的上升速度也不同，從而導(dǎo)致微孔曝氣管起、末端氣泡與水的接觸時(shí)間不同，故微孔曝氣管起、末段曝氣效果不同，相應(yīng)位置水體中的溶解氧也不同，這樣使得整個(gè)水池中的溶解氧沿曝氣管長度方向上分布不均勻，即水體中的溶解氧沿水平方向上分布不均勻，影響曝氣池的處理效果。( 傳統(tǒng)的微孔曝氣管因其管道形狀為直線，故各曝氣管產(chǎn)生的氣泡在水中上升軌跡為相互平行的直線，因此氣泡在橫向和縱向上的攪動能力不強(qiáng)，導(dǎo)致氣泡紊動擴(kuò)散作用不強(qiáng)，曝氣后水中溶解氧沿垂直方向上分布不均勻。根據(jù)氣液傳質(zhì)理論，曝氣傳質(zhì)擴(kuò)散包括氣液界面相際傳質(zhì)、氣泡的紊動擴(kuò)散兩階段，即氧氣先從氣泡傳入水體中，再經(jīng)過氣泡的攪動使得氧氣在整個(gè)水體中均勻分布。因此，傳統(tǒng)的微孔曝氣管為直線形導(dǎo)致其所產(chǎn)生的氣泡在水中上升的過程中主要發(fā)生氣液界面相際傳質(zhì)，而氣泡在水體中的紊動擴(kuò)散作用較弱，即水體中的溶解氧沿垂直方向上分布不均勻，影響曝氣池的處理效果。( 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，傳統(tǒng)的微孔曝氣管布置管道較密，工程費(fèi)用較高。為使微孔曝氣管所產(chǎn)生的氣泡能盡可能的覆蓋整個(gè)曝氣池，傳統(tǒng)的微孔曝氣管因其形狀為直線形，故只能增加管道的布置密度才能達(dá)到要求
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系，以提高污水處理中的微孔曝氣的傳質(zhì)能力和曝氣效果。本發(fā)明非等徑分流式微孔曝氣管系，由微孔曝氣主管和微孔曝氣支管組成，微孔曝氣主管和微孔曝氣支管管壁均開設(shè)有通透的曝氣微孔，微孔曝氣主管是由多段長度相同而內(nèi)徑不同的微孔曝氣直管按其內(nèi)徑由小至大依次連接而成的直管，微孔曝氣支管是在兩個(gè)相鄰不同內(nèi)徑微孔曝氣直管之間對稱連接的微孔曝氣環(huán)管，微孔曝氣主管平行間隔設(shè)置，在其大內(nèi)徑管口端對稱連接在輸氣干管兩側(cè)，設(shè)置于曝氣池中。上述多段內(nèi)徑由小至大依次連接的微孔曝氣管主管，其各段直管管內(nèi)徑之比依次為1 2 3 4 …N，其中N為內(nèi)徑由小至大依次連接的微孔曝氣直管的序數(shù)。上述連接在兩個(gè)相鄰不同內(nèi)徑微孔曝氣直管之間的微孔曝氣支管的內(nèi)徑與所連接的較小直管管內(nèi)徑的比為1 2。上述微孔曝氣主管管壁上的曝氣微孔孔徑為0. 25mm 2mm，曝氣微孔孔徑隨微孔曝氣直管管內(nèi)徑的增大而減小。上述微孔曝氣主管微孔開孔率_10%，且隨微孔曝氣直管管內(nèi)徑的增大而增大。上述微孔曝氣支管管壁上的曝氣微孔孔徑0. 05mm 0. 5mm,且隨微孔曝氣支管內(nèi)徑增大而減小。上述微孔曝氣支管管壁上的曝氣微孔開孔率為3% 15%，且隨微孔曝氣支管管內(nèi)徑增大而減小。本發(fā)明創(chuàng)造性設(shè)計(jì)了由微孔曝氣主管和微孔曝氣支管組成非等徑分流式微孔曝氣管系，合理設(shè)置微孔曝氣主管長度方向上的管內(nèi)徑、微孔孔徑和孔隙率，使曝氣過程中微孔曝氣主管不同位置處所產(chǎn)生的各氣泡在水中的總傳質(zhì)量基本相等且傳質(zhì)效率較高，從而確保曝氣池水體中的溶解氧沿水平方向上分布均勻。通過設(shè)置微孔曝氣環(huán)管使得曝氣過程中產(chǎn)生了多重氣泡的強(qiáng)環(huán)狀攪拌作用，使得曝氣池中的水體形成渦流，從而使得曝氣過程中的氣泡紊動擴(kuò)散作用較之傳統(tǒng)的微孔曝氣管大大增強(qiáng)，確保了曝氣池水體中溶解氧在垂直方向上的均勻分布。另外通過設(shè)置微孔曝氣環(huán)管，使得本非等徑分流式微孔曝氣管系所產(chǎn)生的氣泡的服務(wù)范圍明顯增加，故可減少相應(yīng)的曝氣管組中微孔曝氣管的布置密度，節(jié)省了管材?？傊?，采用本發(fā)明非等徑分流式微孔曝氣管系將使得曝氣傳質(zhì)效率大為增強(qiáng)，水中溶解氧分布更為均勻，曝氣效果更好，有利于曝氣池的節(jié)能降耗，同時(shí)采用本發(fā)明將大大減少曝氣管組的管材，降低了曝氣池的建設(shè)成本。


圖1本發(fā)明曝氣管組俯視2本發(fā)明非等徑分流式微孔曝氣管系的平面3本發(fā)明曝氣主管的縱剖面圖
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明是如何實(shí)施的微孔曝氣主管由三段長度相同、不同內(nèi)徑的微孔曝氣直管按其內(nèi)徑由小至大依次為Zl、Z2、Z3連接為微孔曝氣直管，微孔曝氣支管是分別對稱跨接連通在微孔曝氣直管Zl 與Z2、Z2與之間兩個(gè)微孔曝氣環(huán)管Hl和H2，微孔曝氣環(huán)管Hl與微孔曝氣直管Zl、Z2 分別有連通孔3、4，微孔曝氣環(huán)管H2與微孔曝氣直管Z2J3分別有連通孔5、6，四排微孔曝氣主管平行間隔設(shè)置，其凈間距為1.5m，其大內(nèi)徑管口端為進(jìn)氣口 2，對稱連接在輸氣干管 1的兩側(cè)，保持非等徑分流式微孔曝氣管系表面距離曝氣池池底30cm距離，通過支架，將輸氣干管和非等徑分流式微孔曝氣管系固定布置于曝氣池中。本發(fā)明微孔曝氣主管和支管均采用彈性橡膠材料成型，微孔曝氣主管管壁厚度都為3mm，相關(guān)各管之間以熱熔連接，微孔曝氣主管之Zl、Z2、Z3三段直管長度相同為L，其具體尺寸根據(jù)曝氣池的大小確定，三段直管Z1、Z2、D之內(nèi)徑比為1 2 3，微孔曝氣主管之Zl的內(nèi)徑為50mm，在管壁均勻布置微孔7，孔徑為1. 5mm，其開孔率為1. 5%;微孔曝氣主管之微孔曝氣直管Z2內(nèi)徑100mm，在管壁均勻布置微孔8，孔徑為1mm，開孔率為3% ；微孔曝氣主管之微孔曝氣直管Z3的內(nèi)徑為150mm，管壁均勻布置微孔9，其孔徑為0. 5mm,開孔率為6%。兩個(gè)微孔曝氣環(huán)管Hl和H2的管壁厚度分別為2mm和2. 5mm，連接在微孔曝氣直管 Zl與Z2之間的環(huán)管Hl的內(nèi)徑是所連接的較小管徑Zl內(nèi)徑的一半，為25mm，在環(huán)管Hl的管壁均勻布置有微孔10，其孔徑為0. 3mm，開孔率為10% ；連接在微孔曝氣直管Z2與之間的環(huán)管H2的內(nèi)徑是其所連接的較小管徑Z2內(nèi)徑的一半，為50mm。在微孔曝氣環(huán)管H2的管壁均勻布置有微孔11個(gè)，其孔徑為0. 1mm，開孔率為5%。曝氣池進(jìn)行曝氣時(shí)，經(jīng)空壓機(jī)加壓后的空氣經(jīng)輸氣干管1，由非等徑分流式微孔曝氣管系的進(jìn)氣口 2分別進(jìn)入各排微孔曝氣主管，空氣由微孔曝氣管Zl上的微孔7、微孔曝氣管Z2上的微孔8、微孔曝氣管上的微孔9以及曝氣分流環(huán)管Hl上的微孔10、曝氣分流環(huán)管H2上的微孔11等微孔孔口擠出形成大量縱橫交錯(cuò)的微小氣泡，這些氣泡在水中縱向上升、橫向紊動，使氣泡中氧高效的傳質(zhì)到水體中并迅速混合均勻，最后這些氣泡達(dá)到水面后溢出破裂。本發(fā)明非等徑分流式微孔曝氣管系將使得曝氣傳質(zhì)效率大為增強(qiáng)，水中溶解氧分布更為均勻，曝氣效果更好，有利于曝氣池的節(jié)能降耗，同時(shí)采用本發(fā)明將大大減少曝氣管組的管材，降低了曝氣池的建設(shè)成本。
權(quán)利要求
1.一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系，由微孔曝氣主管和微孔曝氣支管組成，其特征在于微孔曝氣主管和微孔曝氣支管管壁均開設(shè)有通透的曝氣微孔，微孔曝氣主管是由多段長度相同而內(nèi)徑不同的微孔曝氣直管按其內(nèi)徑由小至大依次連接而成的直管，微孔曝氣支管是在兩個(gè)相鄰不同內(nèi)徑微孔曝氣直管之間對稱連接的微孔曝氣環(huán)管，微孔曝氣主管平行間隔設(shè)置，在其大內(nèi)徑管口端對稱連接在輸氣干管兩側(cè)，設(shè)置于曝氣池中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系，其特征在于多段內(nèi)徑由小至大依次連接的微孔曝氣管主管，其各段直管管徑之比依次為 1 2 3 4 …N，其中N為內(nèi)徑由小至大依次連接的微孔曝氣直管的序數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系，其特征在于連接在兩個(gè)相鄰不同內(nèi)徑微孔曝氣直管之間的微孔曝氣支管的內(nèi)徑與所連接的較小直管管內(nèi)徑的比為1 2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系，其特征在于微孔曝氣主管管壁上的曝氣微孔孔徑為0. 25mm 2mm，曝氣微孔孔徑隨微孔曝氣直管管內(nèi)徑的增大而減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系，其特征在于微孔曝氣主管微孔開孔率-10%，且隨微孔曝氣直管管內(nèi)徑的增大而增大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系，其特征在于微孔曝氣支管管壁上的曝氣微孔孔徑0. 05mm 0. 5mm,且隨微孔曝氣支管內(nèi)徑增大而減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系，其特征在于微孔曝氣支管管壁上的曝氣微孔開孔率為3% 15%，且隨微孔曝氣支管管內(nèi)徑增大而減小。
全文摘要
本發(fā)明一種用于污水處理的非等徑分流式微孔曝氣管系，屬污水處理微孔曝氣管設(shè)備領(lǐng)域，本設(shè)計(jì)由微孔曝氣主管和微孔曝氣支管組成，微孔曝氣主管是由多段長度相同而內(nèi)徑不同的微孔曝氣直管按其內(nèi)徑由小至大依次連接而成的直管，微孔曝氣支管是在兩個(gè)相鄰不同內(nèi)徑微孔曝氣直管之間對稱連接的微孔曝氣環(huán)管，微孔曝氣主管平行間隔設(shè)置，在其大內(nèi)徑管口端對稱連接在輸氣干管兩側(cè)，設(shè)置于曝氣池中，本微孔曝氣主管和支管管系設(shè)計(jì)，提高了傳質(zhì)效率，產(chǎn)生強(qiáng)環(huán)狀攪拌作用，確保了曝氣池水體中的溶解氧在水平方向和垂直方向上的均勻分布，并明顯增加微孔曝氣管系所產(chǎn)生的氣泡的服務(wù)范圍，故能相應(yīng)減少微孔曝氣管的布置密度，節(jié)省材料，方便實(shí)施。
文檔編號C02F7/00GK102531208SQ201210006849
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者曾祥英, 李爾 申請人:武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司