一种用于水治理的曝气机

本发明属于环境保护，具体涉及一种用于水治理的曝气机。

背景技术：

1、河流湖泊中的厌氧微生物在缺氧状态下大量繁殖，致使水生物死亡，有机物得不到及时分解便沉积在水底，变成黑色淤泥，使水体恶臭，污染环境。为提高水体的自身净化能力，行之有效的方法是利用曝气机对严重缺氧的水体进行曝气增氧，充分流动交换活水区。潜水离心式曝气机广泛应用于河流湖泊的水体曝气增氧，高速旋转的叶轮在混合盘中形成负压，使水面上的空气依次通过进气管和进气盘进入到混合盘中与水混合形成汽水混合液，汽水混合液从周边流道高速喷出，对水体进行充氧。然而，采用现有潜水离心式曝气机进行增氧存在以下局限：1.进入水中的空气量较少，溶氧效率较低；2.水面以下曝气范围和效果均较小；3.池底污泥溶氧效果较差；4.汽水混合液不能产生很小的气泡，溶氧效果受到限制。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于水治理的曝气机，在提高曝气效果的同时，增加水体的溶氧效率。

2、为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种用于水治理的曝气机，包括从上到下依次设置的进气管、混合盘和潜水电泵，所述混合盘设有上端开口的曝气腔以及若干与曝气腔连通的流道；所述曝气腔中设有第二叶轮，第二叶轮与潜水电泵连接；所述第二叶轮为径向式叶轮；所述进气管的顶端位于液面上方，底端位于曝气腔中，进气管与曝气腔连通；所述曝气腔的内壁沿周向等间隔设有若干组第二切割槽组，且每组第二切割槽组位于相邻两个流道入口之间；每组第二切割槽组包括2-4个竖向布设的第二切割槽。

3、作为本发明实施例的进一步改进，所述流道内设有第一切割组件，第一切割组件包括第一切割柱组和第二切割柱组，第一切割柱组和第二切割柱组沿流道轴向间隔设置；所述第一切割柱组包括若干沿流道周向等间隔布设的第一切割柱，第二切割柱组包括若干沿流道周向等间隔布设的第二切割柱，第一切割柱的长度大于第二切割柱的长度；相邻设置的第一切割柱组和第二切割柱组中，第一切割柱与第二切割柱在流道轴向上错位布设。

4、作为本发明实施例的进一步改进，所述流道的直径由入口向出口逐渐减小。

5、作为本发明实施例的进一步改进，所述流道的中心线由入口向出口倾斜向下设置，中心线与水平面的夹角为0～10°。

6、作为本发明实施例的进一步改进，所述第二叶轮包括第二轮毂、盘体和若干第二叶片，潜水电泵与第二轮毂连接；盘体设置在第二轮毂顶端，所述第二叶片为径向式叶片，若干第二叶片间隔设置在盘体顶端；盘体外壁与曝气腔内壁之间具有间隙；所述盘体的外壁沿周向等间隔设有若干组第一切割槽组，且每组第一切割槽组位于相邻两个第二叶片之间；每组第一切割槽组包括2-4个竖向布设的第一切割槽。

7、作为本发明实施例的进一步改进，所述混合盘的上方设有导流罩，导流罩底端与混合盘顶端之间具有间隙；所述导流罩包括内罩体和同轴套设在内罩体外的外罩体，内罩体和外罩体之间具有间隙；第二叶轮顶端设有第一叶轮，第一叶轮位于曝气腔外且位于内罩体和外罩体之间；所述第一叶轮为轴流式叶轮；所述内罩体和外罩体之间上部设有导流圈，所述导流圈的纵截面为倒三角形。

8、作为本发明实施例的进一步改进，所述进气管的顶端与液面之间的距离小于500mm。

9、作为本发明实施例的进一步改进，所述进气管内设有第二切割组件，第二切割组件包括第三切割柱组和第四切割柱组，第三切割柱组和第四切割柱组沿进气管轴向间隔设置；所述第三切割柱组包括若干沿进气管周向等间隔布设的第三切割柱，第四切割柱组包括若干沿进气管周向等间隔布设的第四切割柱，第三切割柱的长度大于第四切割柱的长度；相邻设置的第三切割柱组和第四切割柱组中，第三切割柱与第四切割柱在进气管轴向上错位布设。

10、作为本发明实施例的进一步改进，所述进气管的顶端开口为喇叭状。

11、作为本发明实施例的进一步改进，所述导流罩顶端位于液面下方，且与液面之间的距离小于200mm。

12、另一方面，本发明实施例还提供一种用于水治理的曝气方法，包括以下步骤：

13、步骤10，启动曝气机，第一叶轮和第二叶轮同步旋转；

14、步骤20，旋转的第一叶轮在导流罩的内罩体与外罩体之间的环形流道内产生向上运动的流体，流体喷射到液面上方与空气混合，进行表面曝气；形成的汽水混合液落入水体后在水体中流动，进行表面曝气后氧的转移过程；

15、步骤30，旋转的第二叶轮在曝气腔内形成负压，液面以上的空气经进气管被吸入曝气腔中，水体从曝气腔顶端进入曝气腔中；空气与水体进行混合，进行离心式曝气；形成的汽水混合液经流道向外喷出，喷出后在水体中流动，进行离心式曝气后氧的转移过程。

16、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤20具体包括：

17、步骤201，旋转的第一叶轮在导流罩的内罩体与外罩体之间的环形流道内产生向上运动的流体，当流体运动到导流圈时，被分隔成两股流体，分别进入导流罩的外流道和内流道；导流罩的外流道喷出的流体向上向背离曝气机轴线方向喷射，不断与空气混合进行表面曝气，形成的汽水混合液在水体中移动，进行表面曝气后氧的转移过程；导流罩的外流道中的流体向上过程中流速逐渐提高，当流体到达导流罩顶端时，流速达到最大值，从而流体喷射的更高，且喷射范围更大，增加流体的移动路径，与更多的空气相混合，将更多的空气带入水体中，以提高曝气量；

18、步骤202，导流罩的内流道喷出的流体向上向曝气机轴线方向喷射，不断与空气混合进行表面曝气，形成的汽水混合液在水体中移动，进行表面曝气后氧的转移过程；导流罩的内流道中的流体向上过程中流速逐渐提高，当流体到达导流罩顶端时，其流速达到最大值，从而流体喷射的更高，且喷射范围更大，增加流体的移动路径，与更多的空气相混合，将更多的空气带入水体中，以提高曝气量。

19、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤20还包括：

20、步骤203，导流罩的内流道喷出的流体与空气混合形成的汽水混合液，包括高于进气管顶端面的汽水混合液和低于进气管顶端面的汽水混合液；

21、步骤204，低于进气管顶端面的汽水混合液从四周向曝气机轴线喷射，在大于进气管直径的范围内，各方向的汽水混合液进行第一次相互切割、碰撞和相互融入，将水珠和气泡变得更细小、更细密，以将更多的空气带入水中，形成第一汽水混合液；在小于进气管直径的范围内，各方向的汽水混合液运动到进气管外壁时发生碰撞，使部分水珠变得更细小，提高水与空气的接触面积，将更多的空气带入水下，形成第二汽水混合液；

22、步骤204，高于进气管顶端面的汽水混合液从四周向曝气机轴线喷射，各方向的汽水混合液相互切割、碰撞和相互融入，将水珠和气泡变得更细小、更细密，由于流体移动路径大，将更多的空气溶于水中；其中，小部分汽水混合液落入到进气管的外围，向下冲击低于进气管顶端面高度的汽水混合液，从而使两部分的汽水混合液发生切割和相互融入，再一次提高氧转移效率，形成第三汽水混合液；大部分汽水混合液落入进气管内，与进入进气管的空气混合，形成第四汽水混合液；第一汽水混合液、第二汽水混合液和第三汽水混合液均下落混合，落入导流罩的内罩体内的水体中。

23、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤204还包括：

24、进气管中的第四汽水混合液在进气管内向下游流动过程中，不同长度的切割柱交替对其进行切割，从而使汽水混合体在流动过程中不断改变径向位置，进行波浪式的流动，且不断进行切割-混合-切割，从而使更多的氧溶解和均衡于水中，形成第六汽水混合液，最后从进气管底端流到曝气腔中。

25、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤30还包括：

26、旋转的第二叶轮带动汽水混合液经流道向外喷出的同时，曝气腔上方的汽水混合液迅速填补，由上向下流动；导流罩的内罩体内的汽水混合液在快速向下移动过程中，带动导流罩上方周边的水体向导流罩的中心移动，从而带动液面上方的空气向下移动，形成第五汽水混合液，第五汽水混合液从曝气腔顶端进入曝气腔中。

27、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤30还包括：

28、第五汽水混合液和第六汽水混合液在曝气腔中混合，第二叶轮旋转，盘体外壁的第一切割槽组按第二叶轮旋转方向对环形流动区域内圈的汽水混合液进行切割，使水珠和气泡变得更细小、更细密，细小水珠和气泡不断与环形流动区域内圈的汽水混合液进行碰撞和融入，使更多的氧溶解于环形流动区域内圈的汽水混合液中；同时，静止的第二切割槽组按第二叶轮旋转的反方向对随第二叶轮高速旋转的汽水混合液进行反向切割，使水珠和气泡变得更细小、更细密，细小水珠和气泡不断与环形流动区域外圈的汽水混合液进行碰撞和融入，使更多的氧溶解于环形流动区域外圈的汽水混合液中；两种不同方向切割形成的汽水混合液，以及两种不同方向的汽水混合液在环形流动区域中的内圈与外圈交界处再次相互作用，进一步提高氧的转移效率；曝气腔中经过正反两个方向切割后的汽水混合液在第二叶轮带动下进入流道。

29、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤30还包括：

30、流道中的汽水混合液在进气管内向下游流动过程中，不同长度的切割柱交替对其进行切割，从而使汽水混合体在流动过程中不断改变径向位置，进行波浪式的流动，且不断进行切割-混合-切割，最后从流道流出喷入水体中。

31、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤30还包括：

32、汽水混合液经流道向池底喷射，含有较多氧气的汽水混合液对污泥进行曝气增氧，使池底活性污泥得到更多的氧，从而均衡整个水池的污泥活性。

33、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

34、本发明提供的一种用于水治理的曝气机，采用径向式叶轮在水下进行离心式曝气，通过在混合盘的曝气腔内壁设置第二切割槽组，静止的第二切割槽组对曝气腔中流速较高的汽水混合液进行反向切割，使得汽水混合液中的水珠和气泡变得细小细密，然后进入流道向外高速喷出，使更多的氧溶解于水中，增加水体的溶氧效率，提高曝气效果。