一種水體增氧系統的製作方法

2023-06-24 05:11:51

本實用新型涉及水體增氧設備技術領域，具體涉及一種水體增氧系統。

背景技術：

近年來，隨著現代經濟快速發展和人口的急劇膨脹，環境汙染問題也日益嚴重。 其中，水汙染問題尤為突出，而在水汙染中，最嚴重的問題是水體的富營養化。水體的富營養化導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，且缺氧還會導致大量水生生物死亡，造成環境生態的惡性循環，導致生態系統崩塌。目前，在汙染水體治理中主要採用工程措施，不僅投入大，且收效不顯著。並且，現有的水體摻氣增氧設備不僅增氧效果差，導致增氧效率和設備運行成本高，且均存在結構複雜、體積龐大、造價高等缺點。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種體積小巧、造價低、增氧效率高、利於降低能耗的水體增氧系統。

為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案：

一種水體增氧系統，包括水泵、增氧泵和文丘裡管，所述水泵的出口與文丘裡管的進水口相連，所述增氧泵的出口與文丘裡管的進氣口相連，所述文丘裡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液口和出液口，所述外管的內壁上設有若干呈順時針螺旋布置的順時針導葉和若干呈逆時針螺旋布置的逆時針導葉，若干順時針導葉和若干逆時針導葉沿外管的軸線方向間隔交錯布置。

上述的水體增氧系統，優選的，所述順時針導葉和逆時針導葉所對應的圓心角均為150°~180°，且所述順時針導葉和逆時針導葉在與外管軸線垂直的平面上的投影對稱布置。

上述的水體增氧系統，優選的，沿進液口到出液口的方向，順時針導葉和逆時針導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。

上述的水體增氧系統，優選的，所述順時針導葉和逆時針導葉的螺旋升角為15°~25°。

上述的水體增氧系統，優選的，所述外管內還裝設有兩層間隔布置的微孔網格，兩層微孔網格位於外管的出液口與最靠近出液口的順時針導葉或者逆時針導葉之間。

上述的水體增氧系統，優選的，所述進液口設於外管的側壁上，且進液口的進液方向與外管的內壁相切。

上述的水體增氧系統，優選的，所述出液口為沿液體流出方向橫截面逐漸減小的錐形口。

上述的水體增氧系統，優選的，所述造渦摻氣管的出液口通過管道連接有負壓噴嘴。

上述的水體增氧系統，優選的，所述負壓噴嘴包括噴管，所述噴管的管腔設有沿液體流動方向依次相連的漸變過渡段和小孔徑段，所述小孔徑段的直徑小於管腔的直徑，所述漸變過渡段的孔徑沿液體流動方向逐漸減小，且漸變過渡段大徑端的直徑等於管腔的直徑，小徑端的直徑等於小孔徑段的直徑。

上述的水體增氧系統，優選的，所述增氧泵和水泵的流量比為1：3~1：5。

與現有技術相比，本實用新型的優點在於：

本實用新型的水體增氧系統，採用水泵、增氧泵和文丘裡管的結構組合形成和輸出摻氣水流，使摻氣水流進入造渦摻氣管，摻氣水流通過造渦摻氣管的過程中，在順時針導葉和逆時針導葉的作用下反覆交替形成順時針和逆時針渦流，在外管內會產生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現象，可進一步碎化摻氣水流中的氣泡，形成大量微納米級氣泡，該水體增氧系統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，減少系統工作時間，降低能耗。

本實用新型的水體增氧系統體積小巧、造價低，對提高汙染水體含氧量，增強水體中微生物活性，提高降解能力，提高水體的自身淨化能力和防止因為缺氧致使需氧生物死亡而導致生態系統潰崩具有十分重要的意義。其不僅可用於對汙染水體的高效增氧，特別是河流斷面增氧站的高效增氧，而且也可用於漁業養殖的高效增氧，以及農業增氧灌溉高效增氧。

附圖說明

圖1為水體增氧系統的結構示意圖。

圖2為造渦摻氣管局部剖切後的立體結構示意簡圖。

圖3為造渦摻氣管的主剖視結構示意簡圖。

圖4為造渦摻氣管的側剖視結構示意簡圖。

圖5為順時針導葉沿外管內壁布置的結構示意簡圖。

圖6為微孔網格的結構示意簡圖。

圖7為負壓噴嘴的結構示意簡圖。

圖8為圖7中A—A剖視放大圖。

圖例說明：

1、水泵；2、增氧泵；3、文丘裡管；4、負壓噴嘴；41、噴管；42、漸變過渡段；43、小孔徑段；5、造渦摻氣管；51、外管；511、進液口；512、出液口；52、順時針導葉；53、逆時針導葉；54、微孔網格。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。

如圖1至圖6所示，本實施例的水體增氧系統，包括水泵1、增氧泵2和文丘裡管3，水泵1的出口通過管道與文丘裡管3的進水口相連，增氧泵2的出口通過管道與文丘裡管3的進氣口相連，該水泵1、增氧泵2、文丘裡管3及其結構組合為現有技術，其能夠形成和輸出摻氣水流。文丘裡管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的兩端分別為進液口511和出液口512，外管51的內壁上設有若干繞外管51軸線呈順時針螺旋布置的順時針導葉52和若干繞外管51軸線呈逆時針螺旋布置的逆時針導葉53，若干順時針導葉52和若干逆時針導葉53沿外管51的軸線方向間隔交錯布置。從文丘裡管3的出水口輸出的摻氣水流進入造渦摻氣管5，摻氣水流通過造渦摻氣管5的過程中，在順時針導葉52和逆時針導葉53的作用下反覆交替形成順時針和逆時針渦流，在外管51內會產生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現象，可進一步碎化摻氣水流中的氣泡，形成大量微納米級氣泡，該水體增氧系統能夠大大提高氣泡微納米化的效果，顯著提高增氧效率，減少系統工作時間，降低能耗。且相比於傳統多級式增氧系統，造渦摻氣管5的結構更為簡單、造價更低。

根據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，由於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，因而氧的傳質效率高，可迅速而高效地提高汙染水體的含氧量，促進微生物活性，加速對汙染物的降解速度，提高汙染水體的自身進化能力。相比其他汙水處理方式，採用本實施例的水體增氧系統進行增氧的效果明顯，且無二次汙染。

上述順時針導葉52和逆時針導葉53所對應的圓心角α均為150°~180°，也即順時針導葉52和逆時針導葉53各自螺旋旋繞的長度所對應的圓心角α為150°~180°。順時針導葉52和逆時針導葉53在與外管51軸線垂直的平面上的投影對稱布置

進一步的，外管51內還裝設有兩層間隔布置的微孔網格54，兩層微孔網格54位於外管51的出液口512與最靠近出液口512的順時針導葉52或者逆時針導葉53之間，也即所有順時針導葉52和逆時針導葉53均位於兩層微孔網格54的一側，微孔網格54為具有若干微孔的片狀網。摻氣水流經過微孔網格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，微孔網格54還可設置三層以上，能使氣泡碎化效果更好。

本實施例中，進液口511設於外管51的側壁上，且進液口511的進液方向與外管51的內壁相切，有利於形成渦流。出液口512為沿液體流出方向橫截面逐漸減小的錐形口，有利於與排放管道的連接。

本實施例中，優選的，順時針導葉52和逆時針導葉53在外管51軸線方向上的厚度沿進液口511到出液口512的方向逐漸增大，從5mm逐漸增厚到10mm，順時針導葉52和逆時針導葉53在外管51徑向方向上的寬度沿進液口511到出液口512的方向也逐漸增大。順時針導葉52和逆時針導葉53的螺旋升角β為15~25°。該種形式的順時針導葉52和逆時針導葉53能夠保證具有較好的摻氣效果。

本實施例中，造渦摻氣管5的出液口512通過軟管連接負壓噴嘴4，通過負壓噴嘴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，負壓噴嘴4包括噴管41，噴管41的管腔設有沿液體流動方向依次相連的漸變過渡段42和小孔徑段43，小孔徑段43的直徑R1小於管腔的直徑R2，優選R2=3R1，小孔徑段43的直徑為L，L=1.5~2R1。漸變過渡段42的孔徑沿液體流動方向逐漸減小，且漸變過渡段42大徑端的直徑等於管腔的直徑，小徑端的直徑等於小孔徑段43的直徑。有研究表明，當水體中的壓力低於負的一個標準壓強時，溶解在水中的空氣會從水中釋放出來，因此，通過負壓噴嘴4的負壓作用，可提高釋氣效率，進一步利於微納米氣泡的形成。本實施例中，增氧泵2和水泵1的流量比為1：3~1：5，該種流量比的摻氣效果最佳，使得經過系統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，但是經過系統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。

本實施例水泵1、增氧泵2和文丘裡管3組合的結構組合在進行摻氣時，通過水泵1（採用潛水泵）抽水，使得進入文丘裡管3的水流具有一定的流速，增氧泵2通過摻氣管道將空氣通入文丘裡管3，文丘裡管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。

本實施例的水體增氧系統在用於汙水等水體時，在水泵1的進水口設置雙層攔汙柵。

經實驗對水體增氧系統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，該水樣的澄清時間增加到2.5~3.5分鐘。根據文獻資料，現有日本HONDA PUMPS的BUSP大型微納米氣泡泵，產生的微細氣泡直徑分布在1um到50um，其微細氣泡混合液的氣泡懸浮時間為1分鐘。根據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。以上表明本實用新型水體增氧系統產生的摻氣水流中含有大量直徑小於50um微小氣泡，其摻氣水流中微納米級氣泡的含量要遠遠高於現有微納米氣泡泵產生的摻氣水流，通過檢測，經過增氧系統之後的水體氧氣含量達到8.5-9.5mg/L。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護範圍並不僅局限於上述實施例。對於本技術領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型技術構思前提下所得到的改進和變換也應視為本實用新型的保護範圍。