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水体增氧系统

阅读：1021发布：2020-07-21

IPRDB可以提供水体增氧系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种水体增氧系统，包括水泵、增氧泵和文丘里管，水泵的出口与文丘里管的进水口相连，增氧泵的出口与文丘里管的进气口相连，文丘里管的出水口连接有造涡掺气管，造涡掺气管包括外管，外管的两端分别为进液口和出液口，外管的内壁上设有若干呈顺时针螺旋布置的顺时针导叶和若干呈逆时针螺旋布置的逆时针导叶，若干顺时针导叶和若干逆时针导叶沿外管的轴线方向间隔交错布置。该水体增氧系统具有体积小巧、造价低、增氧效率高、利于降低能耗等优点。，下面是水体增氧系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种水体增氧系统，包括水泵(1)、增氧泵(2)和文丘里管(3)，所述水泵(1)的出口与文丘里管(3)的进水口相连，所述增氧泵(2)的出口与文丘里管(3)的进气口相连，其特征在于：所述文丘里管(3)的出水口连接有造涡掺气管(5)，所述造涡掺气管(5)包括外管(51)，所述外管(51)的两端分别为进液口(511)和出液口(512)，所述外管(51)的内壁上设有若干呈顺时针螺旋布置的顺时针导叶(52)和若干呈逆时针螺旋布置的逆时针导叶(53)，若干顺时针导叶(52)和若干逆时针导叶(53)沿外管(51)的轴线方向间隔交错布置；沿进液口(511)到出液口(512)的方向，顺时针导叶(52)和逆时针导叶(53)在外管(51)轴线方向上的厚度及在外管(51)径向方向上的宽度均逐渐增大；所述顺时针导叶(52)和逆时针导叶(53)的螺旋升角为15°～25°。

2.根据权利要求1所述的水体增氧系统，其特征在于：所述顺时针导叶(52)和逆时针导叶(53)所对应的圆心角均为150°～180°，且所述顺时针导叶(52)和逆时针导叶(53)在与外管(51)轴线垂直的平面上的投影对称布置。

3.根据权利要求1所述的水体增氧系统，其特征在于：所述外管(51)内还装设有两层间隔布置的微孔网格(54)，两层微孔网格(54)位于外管(51)的出液口(512)与最靠近出液口(512)的顺时针导叶(52)或者逆时针导叶(53)之间。

4.根据权利要求1所述的水体增氧系统，其特征在于：所述进液口(511)设于外管(51)的侧壁上，且进液口(511)的进液方向与外管(51)的内壁相切。

5.根据权利要求1所述的水体增氧系统，其特征在于：所述出液口(512)为沿液体流出方向横截面逐渐减小的锥形口。

6.根据权利要求1所述的水体增氧系统，其特征在于：所述造涡掺气管(5)的出液口(512)通过管道连接有负压喷嘴(4)。

7.根据权利要求6所述的水体增氧系统，其特征在于：所述负压喷嘴(4)包括喷管(41)，所述喷管(41)的管腔设有沿液体流动方向依次相连的渐变过渡段(42)和小孔径段(43)，所述小孔径段(43)的直径小于管腔的直径，所述渐变过渡段(42)的孔径沿液体流动方向逐渐减小，且渐变过渡段(42)大径端的直径等于管腔的直径，小径端的直径等于小孔径段(43)的直径。

8.根据权利要求1所述的水体增氧系统，其特征在于：所述增氧泵(2)和水泵(1)的流量比为1：3～1：5。

说明书全文

水体增氧系统

技术领域

[0001] 本发明涉及水体增氧设备技术领域，具体涉及一种水体增氧系统。

背景技术

[0002] 近年来，随着现代经济快速发展和人口的急剧膨胀，环境污染问题也日益严重。其中，水污染问题尤为突出，而在水污染中，最严重的问题是水体的富营养化。水体的富营养化导致了藻类的异常增殖，形成了人们常说的“水华”与“赤潮”，使水体变得恶臭难闻，透明度下降，且缺氧还会导致大量水生生物死亡，造成环境生态的恶性循环，导致生态系统崩塌。目前，在污染水体治理中主要采用工程措施，不仅投入大，且收效不显著。并且，现有的水体掺气增氧设备不仅增氧效果差，导致增氧效率和设备运行成本高，且均存在结构复杂、体积庞大、造价高等缺点。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种体积小巧、造价低、增氧效率高、利于降低能耗的水体增氧系统。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

[0005] 一种水体增氧系统，包括水泵、增氧泵和文丘里管，所述水泵的出口与文丘里管的进水口相连，所述增氧泵的出口与文丘里管的进气口相连，所述文丘里管的出水口连接有造涡掺气管，所述造涡掺气管包括外管，所述外管的两端分别为进液口和出液口，所述外管的内壁上设有若干呈顺时针螺旋布置的顺时针导叶和若干呈逆时针螺旋布置的逆时针导叶，若干顺时针导叶和若干逆时针导叶沿外管的轴线方向间隔交错布置。

[0006] 上述的水体增氧系统，优选的，所述顺时针导叶和逆时针导叶所对应的圆心角均为150°180°，且所述顺时针导叶和逆时针导叶在与外管轴线垂直的平面上的投影对称布~置。

[0007] 上述的水体增氧系统，优选的，沿进液口到出液口的方向，顺时针导叶和逆时针导叶在外管轴线方向上的厚度及在外管径向方向上的宽度均逐渐增大。

[0008] 上述的水体增氧系统，优选的，所述顺时针导叶和逆时针导叶的螺旋升角为15°~25°。

[0009] 上述的水体增氧系统，优选的，所述外管内还装设有两层间隔布置的微孔网格，两层微孔网格位于外管的出液口与最靠近出液口的顺时针导叶或者逆时针导叶之间。

[0010] 上述的水体增氧系统，优选的，所述进液口设于外管的侧壁上，且进液口的进液方向与外管的内壁相切。

[0011] 上述的水体增氧系统，优选的，所述出液口为沿液体流出方向横截面逐渐减小的锥形口。

[0012] 上述的水体增氧系统，优选的，所述造涡掺气管的出液口通过管道连接有负压喷嘴。

[0013] 上述的水体增氧系统，优选的，所述负压喷嘴包括喷管，所述喷管的管腔设有沿液体流动方向依次相连的渐变过渡段和小孔径段，所述小孔径段的直径小于管腔的直径，所述渐变过渡段的孔径沿液体流动方向逐渐减小，且渐变过渡段大径端的直径等于管腔的直径，小径端的直径等于小孔径段的直径。

[0014] 上述的水体增氧系统，优选的，所述增氧泵和水泵的流量比为1：3 1：5。~

[0015] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0016] 本发明的水体增氧系统，采用水泵、增氧泵和文丘里管的结构组合形成和输出掺气水流，使掺气水流进入造涡掺气管，掺气水流通过造涡掺气管的过程中，在顺时针导叶和逆时针导叶的作用下反复交替形成顺时针和逆时针涡流，在外管内会产生剧烈碰撞和旋滚等水利掺气现象，可进一步碎化掺气水流中的气泡，形成大量微纳米级气泡，该水体增氧系统能够大大提高气泡微纳米化的效果，从而显著提高增氧效率，减少系统工作时间，降低能耗。

[0017] 本发明的水体增氧系统体积小巧、造价低，对提高污染水体含氧量，增强水体中微生物活性，提高降解能力，提高水体的自身净化能力和防止因为缺氧致使需氧生物死亡而导致生态系统溃崩具有十分重要的意义。其不仅可用于对污染水体的高效增氧，特别是河流断面增氧站的高效增氧，而且也可用于渔业养殖的高效增氧，以及农业增氧灌溉高效增氧。

附图说明

[0018] 图1为水体增氧系统的结构示意图。

[0019] 图2为造涡掺气管局部剖切后的立体结构示意简图。

[0020] 图3为造涡掺气管的主剖视结构示意简图。

[0021] 图4为造涡掺气管的侧剖视结构示意简图。

[0022] 图5为顺时针导叶沿外管内壁布置的结构示意简图。

[0023] 图6为微孔网格的结构示意简图。

[0024] 图7为负压喷嘴的结构示意简图。

[0025] 图8为图7中A—A剖视放大图。

[0026] 图例说明：

[0027] 1、水泵；2、增氧泵；3、文丘里管；4、负压喷嘴；41、喷管；42、渐变过渡段；43、小孔径段；5、造涡掺气管；51、外管；511、进液口；512、出液口；52、顺时针导叶；53、逆时针导叶；54、微孔网格。

具体实施方式

[0028] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0029] 如图1至图6所示，本实施例的水体增氧系统，包括水泵1、增氧泵2和文丘里管3，水泵1的出口通过管道与文丘里管3的进水口相连，增氧泵2的出口通过管道与文丘里管3的进气口相连，该水泵1、增氧泵2、文丘里管3及其结构组合为现有技术，其能够形成和输出掺气水流。文丘里管3的出水口连接有造涡掺气管5，造涡掺气管5包括外管51，外管51的两端分别为进液口511和出液口512，外管51的内壁上设有若干绕外管51轴线呈顺时针螺旋布置的顺时针导叶52和若干绕外管51轴线呈逆时针螺旋布置的逆时针导叶53，若干顺时针导叶52和若干逆时针导叶53沿外管51的轴线方向间隔交错布置。从文丘里管3的出水口输出的掺气水流进入造涡掺气管5，掺气水流通过造涡掺气管5的过程中，在顺时针导叶52和逆时针导叶53的作用下反复交替形成顺时针和逆时针涡流，在外管51内会产生剧烈碰撞和旋滚等水利掺气现象，可进一步碎化掺气水流中的气泡，形成大量微纳米级气泡，该水体增氧系统能够大大提高气泡微纳米化的效果，显著提高增氧效率，减少系统工作时间，降低能耗。且相比于传统多级式增氧系统，造涡掺气管5的结构更为简单、造价更低。

[0030] 根据Stokes定律，气泡在水中的上升速度与气泡直径的平方成正比，微纳米气泡水从水体底部缓缓排放，由于微纳米气泡在水体中与水的接触面大，上浮流速慢，接触时间长，因而氧的传质效率高，可迅速而高效地提高污染水体的含氧量，促进微生物活性，加速对污染物的降解速度，提高污染水体的自身进化能力。相比其他污水处理方式，采用本实施例的水体增氧系统进行增氧的效果明显，且无二次污染。

[0031] 上述顺时针导叶52和逆时针导叶53所对应的圆心角α均为150°180°，也即顺时针~导叶52和逆时针导叶53各自螺旋旋绕的长度所对应的圆心角α为150°180°。顺时针导叶52~
和逆时针导叶53在与外管51轴线垂直的平面上的投影对称布置

[0032] 进一步的，外管51内还装设有两层间隔布置的微孔网格54，两层微孔网格54位于外管51的出液口512与最靠近出液口512的顺时针导叶52或者逆时针导叶53之间，也即所有顺时针导叶52和逆时针导叶53均位于两层微孔网格54的一侧，微孔网格54为具有若干微孔的片状网。掺气水流经过微孔网格54时形成负压，能够更进一步碎化气泡，形成微纳米级气泡大量存在的水气两相混合体，即微纳米气泡水。在其他实施例中，微孔网格54还可设置三层以上，能使气泡碎化效果更好。

[0033] 本实施例中，进液口511设于外管51的侧壁上，且进液口511的进液方向与外管51的内壁相切，有利于形成涡流。出液口512为沿液体流出方向横截面逐渐减小的锥形口，有利于与排放管道的连接。

[0034] 本实施例中，优选的，顺时针导叶52和逆时针导叶53在外管51轴线方向上的厚度沿进液口511到出液口512的方向逐渐增大，从5mm逐渐增厚到10mm，顺时针导叶52和逆时针导叶53在外管51径向方向上的宽度沿进液口511到出液口512的方向也逐渐增大。顺时针导叶52和逆时针导叶53的螺旋升角β为15 25°。该种形式的顺时针导叶52和逆时针导叶53能~够保证具有较好的掺气效果。

[0035] 本实施例中，造涡掺气管5的出液口512通过软管连接负压喷嘴4，通过负压喷嘴4将含微纳米气泡的水流排放到水体中，如图7和图8所示，负压喷嘴4包括喷管41，喷管41的管腔设有沿液体流动方向依次相连的渐变过渡段42和小孔径段43，小孔径段43的直径R1小于管腔的直径R2，优选R2=3R1，小孔径段43的直径为L，L=1.5 2R1。渐变过渡段42的孔径沿~液体流动方向逐渐减小，且渐变过渡段42大径端的直径等于管腔的直径，小径端的直径等于小孔径段43的直径。有研究表明，当水体中的压力低于负的一个标准压强时，溶解在水中的空气会从水中释放出来，因此，通过负压喷嘴4的负压作用，可提高释气效率，进一步利于微纳米气泡的形成。本实施例中，增氧泵2和水泵1的流量比为1：3 1：5，该种流量比的掺气~
效果最佳，使得经过系统的微纳米气泡水含氧量高达8 9.5mg/L。如果比例过小，气泡微纳~
米化效果虽好，但是经过系统的微纳米气泡水的含氧量效果欠佳，如果比例过大，虽然含氧量较高，但是气泡微纳米化效果欠佳。

[0036] 本实施例水泵1、增氧泵2和文丘里管3组合的结构组合在进行掺气时，通过水泵1（采用潜水泵）抽水，使得进入文丘里管3的水流具有一定的流速，增氧泵2通过掺气管道将空气通入文丘里管3，文丘里管3通过减少过流断面面积、提高流速、增压加气的掺气原理使气体以宏观小气泡存在，形成掺气水流。

[0037] 本实施例的水体增氧系统在用于污水等水体时，在水泵1的进水口设置双层拦污栅。

[0038] 经实验对水体增氧系统的增氧效果进行分析，用烧杯测定水样澄清时间来评价增氧效果，试验结果为：取造涡掺气管5输出的掺气水体作为水样，该水样的澄清时间增加到2.5 3.5分钟。根据文献资料，现有日本HONDA PUMPS的BUSP大型微纳米气泡泵，产生的微细~
气泡直径分布在1um到50um，其微细气泡混合液的气泡悬浮时间为1分钟。根据Stokes定律，气泡在水体中的上升速度与气泡直径的平方成正比。以上表明本发明水体增氧系统产生的掺气水流中含有大量直径小于50um微小气泡，其掺气水流中微纳米级气泡的含量要远远高于现有微纳米气泡泵产生的掺气水流，通过检测，经过增氧系统之后的水体氧气含量达到
8.5-9.5mg/L。

[0039] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

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