專利名稱：一種節(jié)能曝氣填料裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種節(jié)能曝氣填料裝置，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
污水生物處理是一種節(jié)能、有效的水處理方式，它通過依附于設(shè)置在污水處理池中的填料的微生物(也即微生物膜)對污水進行處理。填料是微生物的棲息地，因此，填料 上的微生物是否正常生長以及對營養(yǎng)物質(zhì)包括空氣在內(nèi)的充分利用直接影響處理能力及 處理成本，微生物的最佳生長狀態(tài)以及最低運行成本一直是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)工作者精益求精 的追求目標(biāo)。利用細菌把含氮有機化合物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程為生物過濾，生物過濾器通常由 生長著硝化細菌的載體填料構(gòu)成，生物過濾的主要目的是將氨轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽和將亞硝酸 鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。填料是水處理生物接觸氧化法的核心部分，它直接影響著處理效果、充氧 性能、基建投資、運行周期和費用。據(jù)估計我國每年需要消耗的填料已達15 20萬m3，隨 著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展和對環(huán)保事業(yè)的日益重視，各種新型填料在生物膜處理工藝中 必將發(fā)揮更加廣泛的應(yīng)用。同時，曝氣效果的好壞極大地影響生物處理系統(tǒng)的效率。而曝氣 又是一個非常耗能的過程，一般情況下曝氣的能耗要占整個處理系統(tǒng)能耗的60% 80%， 曝氣設(shè)備是城市污水和工業(yè)廢水處理廠的關(guān)鍵設(shè)備之一，它對污水處理廠的節(jié)能起著決定 性作用。因此，提高微生物對氧的利用率是非常必要的。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的為了解決上述缺點，本實用新型提供一種節(jié)能曝氣填料裝置該填料裝 置可以在寡營養(yǎng)、低溫情況下快速掛膜，具有比表面積大、耐水質(zhì)水量波動的沖擊，對氧的 利用率高等特點，同時降低了建造成本。技術(shù)方案為了達到以上目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種節(jié)能曝氣填料裝置，包括中心管、M束纖維束、N個圓環(huán)；所述中心管為空心 管，且中心管的上端開口，下端封閉；纖維束通過壓環(huán)固定設(shè)置在圓環(huán)上；在中心管的外壁 上從上至下均勻設(shè)置η對相互對稱的扣孔；在中心管的外壁上設(shè)置的相鄰兩個扣孔之間均 設(shè)置有m對相互對稱的曝氣孔，曝氣孔的開口直徑從中心管的頂部至底部依次增大，其中 M、N、m、η均為大于2的正整數(shù)；所述N個圓環(huán)的每個圓環(huán)由兩個相同的半圓環(huán)組成，每個半圓環(huán)的左右兩端分別 設(shè)置有卡扣、卡槽；兩個半圓環(huán)通過卡扣、卡槽相互對接形成一個圓環(huán)，在兩個半圓環(huán)內(nèi)壁 的中心位置分別設(shè)置有扣子，每個圓環(huán)通過扣子與中心管的設(shè)置的扣孔固定連接。本實用新型的節(jié)能曝氣填料裝置所述中心管的內(nèi)徑為8mm 14mm，所述M束纖維 束的每束纖維束的直徑為Φ120πιπι Φ210πιπι，相鄰兩個扣孔之間的間距分別取80mm 140mm,曝氣孔設(shè)置于相鄰兩扣孔之間距離上方扣孔下方的16mm 28mm處。[0010]本實用新型的節(jié)能曝氣填料裝置的纖維束由聚丙烯制作而成。本實用新型的節(jié)能曝氣填料裝置的中心管由聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等 耐酸堿性、耐老化和性能較好的材料制成。本實用新型的節(jié)能曝氣填料裝置的圓環(huán)由塑料材質(zhì)制成。 本實用新型的節(jié)能曝氣填料裝置的曝氣孔的開口直徑從中心管的頂部至底部依 次增大，在確定中心管的上端第一曝氣孔開口直徑后，依照下式計算下端曝氣孔的開口直 徑ρ 水 g Oi2-Ii1) = 1Z2P 氣((Ci1Zd2) 4"1) V22上式中P #代表水的密度，g代表重力加速度，Ii1代表曝氣孔1離水面的高度，h2 代表下端曝氣孔離水面的高度，P 1代表曝氣管內(nèi)的氣體密度，V2代表下端曝氣孔的氣體速 度汍代表上端曝氣孔的直徑，d2代表下端曝氣孔的直徑。有益效果本實用新型的纖維束由聚丙烯制作而成，屬微米級填料，該填料的特點為(1)化 學(xué)穩(wěn)定性好，過濾過程中不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)；(2)無論反洗強度多大，不會發(fā)生破損和流 失跑料；(3)單絲直徑可達幾十微米甚至幾微米，具有巨大的比表面積和表面自由能(單絲 直徑50微米纖維濾層比表面積80000m2/m3)，大大增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機會 及濾料的吸附能力，可顯著提高過濾效率和截污容量；(4)纖維束濾料不掉毛、不流失、不 纏繞、不糾纏、易清洗，正因如此，纖維束濾元壽命可達10年以上，期間不需更換，大大降低 了運行成本，減輕了勞動強度，減少了停水檢修的時間。圓環(huán)作用是將纖維束壓在環(huán)的環(huán)圈上，使纖維束均勻分布，同時，使纖維束固定， 以防止水流的強制紊動作用，由于每一纖維束都有相對應(yīng)的曝氣孔供氣，從而大大提高了 曝氣效率，可以節(jié)省曝氣所用的電耗的20% 40%，同時纖維束上面的微生物可以受到氣 體的刷新，提高了微生物的新陳代謝能力，從而提高了污水處理效率，具有良好的應(yīng)用前

圖1是本實用新型的節(jié)能曝氣填料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中纖維束2的局部放大圖。 圖3是圖2中A-A方向的剖面圖。圖4是圖2中B-B方向的剖面圖。圖5是圖2中的中心管剖面圖。圖6是本實用新型中組成圓環(huán)的半圓環(huán)的展開圖。附圖標(biāo)記1-中心管，2-纖維束，3-圓環(huán)，4-曝氣孔，5-扣孔，6-扣子，7-卡口， 8-卡槽，9-壓環(huán)。
具體實施方式
下面同構(gòu)實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但不是對本實用新型的限定。本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的圖1為此實用新型填料裝置的整體結(jié)構(gòu)，包括中心管1、M束纖維束2、N個圓環(huán)3 ；所述中心管1為空心管，中心管1由聚氯乙烯、聚 乙烯、聚丙烯、聚丁烯等耐酸堿性、耐老化和性能較好的材料制成，且中心管1的上端開口， 下端封閉；纖維束2由聚丙烯制作而成，纖維束2通過壓環(huán)9固定設(shè)置在圓環(huán)3上；在中心 管1的外壁上從上至下均勻設(shè)置η對相互對稱的扣孔5 ；在中心管1的外壁上設(shè)置的相鄰 兩個扣孔之間均設(shè)置有m對相互對稱的曝氣孔4，曝氣孔4的開口直徑從中心管1的頂部至底部依次增大，其中M、N、m、η均為大于2的正整數(shù)；所述N個圓環(huán)3的每個圓環(huán)由兩個相同的半圓環(huán)組成，材質(zhì)由塑料制成；每個半 圓環(huán)的左右兩端分別設(shè)置有卡扣7、卡槽8 ；兩個半圓環(huán)通過卡扣7、卡槽8相互對接形成一 個圓環(huán)，在兩個半圓環(huán)內(nèi)壁的中心位置分別設(shè)置有扣子6，每個圓環(huán)通過扣子6與中心管1 的設(shè)置的扣孔5固定連接。中心管1內(nèi)徑可以取8mm、10mm、12mm和14mm，此時纖維束2直 徑分別對應(yīng)為Φ 120mm、Φ 150mm、Φ 180mm和Φ210πιπι時，纖維束2之間的間距分別對應(yīng)取 80mm、100mm、120mm和140mm，曝氣孔4分別對應(yīng)定在纖維束2的下方16mm、20mm、24mm和 28mm處，先確定出離水面最近的曝氣孔孔徑，再根據(jù)進氣量和進氣強度即可依次確定下方 曝氣孔的孔徑。同一中心管1同一高度處曝氣孔可以根據(jù)處理水水質(zhì)定為3到8個不等， 曝氣孔的孔徑可以根據(jù)上面求出的公式P水gQ^-hi) = V2P氣((Cl1Al2)4-1) V2先確定出離 水面最近的曝氣孔孔徑，該孔徑可以定為0. 5mm 1. 5mm，再根據(jù)進氣量和進氣強度即可依 次確定下方曝氣孔的孔徑。曝氣孔的開口直徑從中心管1的頂部至底部依次增大，在確定中心管1的上端第 一曝氣孔開口直徑后，曝氣孔的開孔相對位置以及開孔孔徑可由伯努利方程計算得到，具 體計算過程如下伯努利方程ρ+ P gh+V2 P ν2 = c(1)上式中ρ代表壓強，P代表液體密度，g代表重力加速度，ν代表速度，c為常數(shù)；在此條件下，任兩曝氣孔的關(guān)系式P 水 EhfV2P ,V12= P 水 gh2+72P 氣丫22(2)P 水 g Oi2-Ii1) = 72P 氣(vX)(3)而，V1A1 = V2A2(4)即，V1V4 π Cl12 = V2V4 ^ d22(5)Vi2=(Cl1M2)4V22(6) ρ 水 g Ql2-Ill) = 72 P 氣((屯/屯)4-1) V22 (7)上式中ρ #代表水的密度，Ii1代表上端曝氣孔離水面的高度，P氣代表曝氣管內(nèi) 的氣體密度，V1代表上端曝氣孔氣體速度，h2代表下端曝氣孔離水面的高度，V2代表曝氣孔 2氣體速度；上式中A1代表上端曝氣孔截面積，A2代表下端曝氣孔截面積汍代表上端曝氣 孔的直徑，d2代表下端曝氣孔的直徑。圓環(huán)3與中心管1的連接如圖4所示，如圖6所示，圓環(huán)為兩個半圓環(huán)而連接，而每個半圓環(huán)的正中間有一個扣子6可以扣在中心管1的扣孔5上，以固定圓環(huán)3。
權(quán)利要求一種節(jié)能曝氣填料裝置，其特征在于包括中心管(1)、M束纖維束(2)、N個圓環(huán)(3)；所述中心管(1)為空心管，且中心管(1)的上端開口，下端封閉；纖維束(2)通過壓環(huán)(9)固定設(shè)置在圓環(huán)(3)上；在中心管(1)的外壁上從上至下均勻設(shè)置n對相互對稱的扣孔(5)；在中心管(1)的外壁上設(shè)置的相鄰兩個扣孔之間均設(shè)置有m對相互對稱的曝氣孔(4)，曝氣孔(4)的開口直徑從中心管(1)的頂部至底部依次增大，其中M、N、m、n均為大于2的正整數(shù)；所述N個圓環(huán)(3)的每個圓環(huán)由兩個相同的半圓環(huán)組成，每個半圓環(huán)的左右兩端分別設(shè)置有卡扣(7)、卡槽(8)；兩個半圓環(huán)通過卡扣(7)、卡槽(8)相互對接形成一個圓環(huán)，在兩個半圓環(huán)內(nèi)壁的中心位置分別設(shè)置有扣子(6)，每個圓環(huán)通過扣子(6)與中心管(1)的設(shè)置的扣孔(5)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能曝氣填料裝置，其特征在于所述中心管(1)的內(nèi) 徑為8mm 14mm，所述M束纖維束(2)的每束纖維束的直徑為Φ120πιπι Φ210πιπι，相鄰兩 個扣孔之間的間距分別取80mm 140mm，曝氣孔(4)設(shè)置于相鄰兩扣孔之間距離上方扣孔 下方的16mm 28mm處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能曝氣填料裝置，其特征在于纖維束(2)由聚丙烯 制作而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能曝氣填料裝置，其特征在于圓環(huán)(3)由塑料材質(zhì) 制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能曝氣填料裝置，其特征在于所述曝氣孔(4)的開 口直徑從中心管(1)的頂部至底部依次增大，在確定中心管(1)的上端第一曝氣孔開口直 徑后，依照下式計算下端曝氣孔的開口直徑P 水 g Oi2-Ii1) = 1/2 P 氣((Vcg4-I)V22上式中P #代表水的密度，g代表重力加速度，hi代表曝氣孔1離水面的高度，h2代表 下端曝氣孔離水面的高度，P $代表曝氣管內(nèi)的氣體密度，V2代表下端曝氣孔的氣體速度； Cl1代表上端曝氣孔的直徑，d2代表下端曝氣孔的直徑。
專利摘要本實用新型公開了一種節(jié)能曝氣填料裝置，包括中心管(1)、M束纖維束(2)、N個圓環(huán)(3)；中心管(1)為空心管，上端開口，下端封閉；纖維束(2)通過壓環(huán)(9)固定設(shè)置在圓環(huán)(3)上；在中心管(1)的外壁上從上至下均勻設(shè)置n對相互對稱的扣孔(5)；在中心管(1)的外壁上設(shè)置的相鄰兩個扣孔之間均設(shè)置有m對相互對稱的曝氣孔(4)，曝氣孔(4)的開口直徑從中心管(1)的頂部至底部依次增大，本實用新型提高了微生物的活性和曝氣效率，同時也節(jié)省了建造材料費用。
文檔編號C02F3/10GK201593006SQ20092025564
公開日2010年9月29日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者劉志剛, 李軼, 王晴 申請人:河海大學(xué)