本實(shí)用新型涉及水體增氧設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水體增氧系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)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(yíng)養(yǎng)化。水體的富營(yíng)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(huì)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(yùn)行成本高，且均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、造價(jià)高等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)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(jià)低、增氧效率高、利于降低能耗的水體增氧系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種水體增氧系統(tǒng)，包括水泵、增氧泵和文丘里管，所述水泵的出口與文丘里管的進(jìn)水口相連，所述增氧泵的出口與文丘里管的進(jìn)氣口相連，所述文丘里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(jìn)液口和出液口，所述外管的內(nèi)壁上設(shè)有若干呈順時(shí)針螺旋布置的順時(shí)針導(dǎo)葉和若干呈逆時(shí)針螺旋布置的逆時(shí)針導(dǎo)葉，若干順時(shí)針導(dǎo)葉和若干逆時(shí)針導(dǎo)葉沿外管的軸線方向間隔交錯(cuò)布置。

上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述順時(shí)針導(dǎo)葉和逆時(shí)針導(dǎo)葉所對(duì)應(yīng)的圓心角均為150°~180°，且所述順時(shí)針導(dǎo)葉和逆時(shí)針導(dǎo)葉在與外管軸線垂直的平面上的投影對(duì)稱布置。

上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，沿進(jìn)液口到出液口的方向，順時(shí)針導(dǎo)葉和逆時(shí)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。

上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述順時(shí)針導(dǎo)葉和逆時(shí)針導(dǎo)葉的螺旋升角為15°~25°。

上述的水體增氧系統(tǒng)，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(shí)針導(dǎo)葉或者逆時(shí)針導(dǎo)葉之間。

上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述進(jìn)液口設(shè)于外管的側(cè)壁上，且進(jìn)液口的進(jìn)液方向與外管的內(nèi)壁相切。

上述的水體增氧系統(tǒng)，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。

上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述造渦摻氣管的出液口通過管道連接有負(fù)壓噴嘴。

上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述負(fù)壓噴嘴包括噴管，所述噴管的管腔設(shè)有沿液體流動(dòng)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于管腔的直徑，所述漸變過渡段的孔徑沿液體流動(dòng)方向逐漸減小，且漸變過渡段大徑端的直徑等于管腔的直徑，小徑端的直徑等于小孔徑段的直徑。

上述的水體增氧系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述增氧泵和水泵的流量比為1：3~1：5。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

本實(shí)用新型的水體增氧系統(tǒng)，采用水泵、增氧泵和文丘里管的結(jié)構(gòu)組合形成和輸出摻氣水流，使摻氣水流進(jìn)入造渦摻氣管，摻氣水流通過造渦摻氣管的過程中，在順時(shí)針導(dǎo)葉和逆時(shí)針導(dǎo)葉的作用下反復(fù)交替形成順時(shí)針和逆時(shí)針渦流，在外管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現(xiàn)象，可進(jìn)一步碎化摻氣水流中的氣泡，形成大量微納米級(jí)氣泡，該水體增氧系統(tǒng)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(tǒng)工作時(shí)間，降低能耗。

本實(shí)用新型的水體增氧系統(tǒng)體積小巧、造價(jià)低，對(duì)提高污染水體含氧量，增強(qiáng)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?yàn)槿毖踔率剐柩跎锼劳龆鴮?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(duì)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)增氧灌溉高效增氧。

附圖說明

圖1為水體增氧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為造渦摻氣管局部剖切后的立體結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。

圖3為造渦摻氣管的主剖視結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。

圖4為造渦摻氣管的側(cè)剖視結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。

圖5為順時(shí)針導(dǎo)葉沿外管內(nèi)壁布置的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。

圖6為微孔網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。

圖7為負(fù)壓噴嘴的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)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、文丘里管；4、負(fù)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(jìn)液口；512、出液口；52、順時(shí)針導(dǎo)葉；53、逆時(shí)針導(dǎo)葉；54、微孔網(wǎng)格。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1至圖6所示，本實(shí)施例的水體增氧系統(tǒng)，包括水泵1、增氧泵2和文丘里管3，水泵1的出口通過管道與文丘里管3的進(jìn)水口相連，增氧泵2的出口通過管道與文丘里管3的進(jìn)氣口相連，該水泵1、增氧泵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(jìn)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(shí)針螺旋布置的順時(shí)針導(dǎo)葉52和若干繞外管51軸線呈逆時(shí)針螺旋布置的逆時(shí)針導(dǎo)葉53，若干順時(shí)針導(dǎo)葉52和若干逆時(shí)針導(dǎo)葉53沿外管51的軸線方向間隔交錯(cuò)布置。從文丘里管3的出水口輸出的摻氣水流進(jìn)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(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53的作用下反復(fù)交替形成順時(shí)針和逆時(shí)針渦流，在外管51內(nèi)會(huì)產(chǎn)生劇烈碰撞和旋滾等水利摻氣現(xiàn)象，可進(jìn)一步碎化摻氣水流中的氣泡，形成大量微納米級(jí)氣泡，該水體增氧系統(tǒng)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(tǒng)工作時(shí)間，降低能耗。且相比于傳統(tǒng)多級(jí)式增氧系統(tǒng)，造渦摻氣管5的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、造價(jià)更低。

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(shí)間長(zhǎng)，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(jìn)微生物活性，加速對(duì)污染物的降解速度，提高污染水體的自身進(jìn)化能力。相比其他污水處理方式，采用本實(shí)施例的水體增氧系統(tǒng)進(jìn)行增氧的效果明顯，且無二次污染。

上述順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53所對(duì)應(yīng)的圓心角α均為150°~180°，也即順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53各自螺旋旋繞的長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的圓心角α為150°~180°。順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53在與外管51軸線垂直的平面上的投影對(duì)稱布置

進(jìn)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(shí)針導(dǎo)葉52或者逆時(shí)針導(dǎo)葉53之間，也即所有順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)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(shí)形成負(fù)壓，能夠更進(jìn)一步碎化氣泡，形成微納米級(jí)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(shí)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。

本實(shí)施例中，進(jìn)液口511設(shè)于外管51的側(cè)壁上，且進(jìn)液口511的進(jìn)液方向與外管51的內(nèi)壁相切，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。

本實(shí)施例中，優(yōu)選的，順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53在外管51軸線方向上的厚度沿進(jìn)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(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53在外管51徑向方向上的寬度沿進(jìn)液口511到出液口512的方向也逐漸增大。順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53的螺旋升角β為15~25°。該種形式的順時(shí)針導(dǎo)葉52和逆時(shí)針導(dǎo)葉53能夠保證具有較好的摻氣效果。

本實(shí)施例中，造渦摻氣管5的出液口512通過軟管連接負(fù)壓噴嘴4，通過負(fù)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(fù)壓噴嘴4包括噴管41，噴管41的管腔設(shè)有沿液體流動(dòng)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小于管腔的直徑R2，優(yōu)選R2=3R1，小孔徑段43的直徑為L(zhǎng)，L=1.5~2R1。漸變過渡段42的孔徑沿液體流動(dòng)方向逐漸減小，且漸變過渡段42大徑端的直徑等于管腔的直徑，小徑端的直徑等于小孔徑段43的直徑。有研究表明，當(dāng)水體中的壓力低于負(fù)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)時(shí)，溶解在水中的空氣會(huì)從水中釋放出來，因此，通過負(fù)壓噴嘴4的負(fù)壓作用，可提高釋氣效率，進(jìn)一步利于微納米氣泡的形成。本實(shí)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(jīng)過系統(tǒng)的微納米氣泡水含氧量高達(dá)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。

本實(shí)施例水泵1、增氧泵2和文丘里管3組合的結(jié)構(gòu)組合在進(jìn)行摻氣時(shí)，通過水泵1（采用潛水泵）抽水，使得進(jìn)入文丘里管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。

本實(shí)施例的水體增氧系統(tǒng)在用于污水等水體時(shí)，在水泵1的進(jìn)水口設(shè)置雙層攔污柵。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)水體增氧系統(tǒng)的增氧效果進(jìn)行分析，用燒杯測(cè)定水樣澄清時(shí)間來評(píng)價(jià)增氧效果，試驗(yàn)結(jié)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(shí)間增加到2.5~3.5分鐘。根據(jù)文獻(xiàn)資料，現(xiàn)有日本HONDA PUMPS的BUSP大型微納米氣泡泵，產(chǎn)生的微細(xì)氣泡直徑分布在1um到50um，其微細(xì)氣泡混合液的氣泡懸浮時(shí)間為1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。以上表明本實(shí)用新型水體增氧系統(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(jí)氣泡的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有微納米氣泡泵產(chǎn)生的摻氣水流，通過檢測(cè)，經(jīng)過增氧系統(tǒng)之后的水體氧氣含量達(dá)到8.5-9.5mg/L。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進(jìn)和變換也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。