[发明专利]无能耗曝气装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体能量的收集和利用方法，特别是一种将液体中所蕴藏的动能、势能收集并转换为气压差能并在曝气装置上利用的方法和装置。

背景技术

现在污水处理的方法有多种，但曝气法是最常用和最主要的一种，这种方法在处理过程中，为了维持微生物的生命活动，必须保证水中有一定量的溶解氧。所谓曝气，就是不断地把空气打入水中，或利用机械搅拌作用使空气中的氧溶入水中。曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。池体一般用钢筋混凝土筑成，平面形状有长方形、方形和圆形等。曝气方法主要有鼓风曝气和机械曝气。鼓风曝气又称压缩空气曝气。采用这种方法的曝气池，多为长方形混凝土池，池内用隔墙分为几个单独进水的隔间，每一隔间又分成几条廊道。污水入池后顺次在廊道内流动，至另一端排出。空气是用空气压缩机通过管道输送到设在池底的空气扩散装置，成为气泡弥散逸出，在气液界面把氧气溶入水中。扩散装置有多孔管、固定螺旋曝气器、水射器和微孔扩散板等四种不同型式。机械曝气，一般是利用装在曝气池内的机械叶轮转动，剧烈搅动池内废水，使空气中的氧溶入水中。叶轮装在池内废水表面进行曝气的，称为表面曝气。这种装置通过叶轮的提水作用，促使池内废水不断循环流动，不断更新气液接触面以增大吸氧量。叶轮旋转时在周缘形成水跃，可有效地裹入空气；叶片后侧产生负压，可吸入空气，所以充气效果较好。叶轮浸水深度和转速可以调节，以保证最佳效果。典型的机械曝气池有圆形表面加速曝气池、标准型加速曝气池、IO型加速曝气池和方形加速曝气池等。鼓风曝气和机械曝气两种方法有时也可联用，以提高充氧能力，这适用于有机物浓度较高的污水。除上述工艺以外，近年来，又创造出一些新型曝气方法，如深井曝气、纯氧或富氧曝气和配合其他生物处理方法的曝气等。深井曝气一般用直径1～5米、深达50～150米的曝气池，利用水压来提高水中氧的移转速率，以高效去除污水中BOD。这种曝气池已在英国、德意志联邦共和国、法国、加拿大、美国、日本先后投入运行或实验运行。纯氧曝气是按鼓风曝气方法向水中鼓入纯氧或富氧空气，池型一般如鼓风曝气池，上加密封盖，以充分提高充氧效率。另外还在研究和发展一些特殊型式的曝气池，如生物接触氧化和生物膜载体流化床曝气池等。曝气池在朝着高效率、小体积、节省能源的方向发展。

但无论是那一种方式，都需要提供气源，并且整个污水处理过程中需要大量用的水泵，耗能非常严重，噪声也非常大，因此，曝气工艺是污水处理中主要的耗能环节之一。

发明内容

本发明目的就是提供一种结构简单的曝气方法和装置，成本低、高效率并免于维护。

本发明所述的无能耗曝气装置和方法是由这样提供的：

一种曝气装置，主要由气源、通气管、曝气管组成，气源、通气管、曝气管依次相连，且气源由水利能转换而来。

同时，上述的曝气装置气源产生的的方法：设置一管路使水流通过，并设有一与大气相通的进气处，当水流通过时，管路中的过流水可混入气体并分离气体成为小气泡，设定重力加速度方向为速度的正方向，那么水流速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度，当水流在重力加速度垂直方向的分量大于零，气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡时，气泡将随水流运动；当水流在重力加速度垂直方向的分量不大于零时，气泡向上运动浮出水面，在气泡溢出水面处收集溢出气体，以形成有压气体，在管路的进气处也可以产生负压，这样，水流中所蕴藏的动能、势能便被收集并转换为包括正压差或负压差的气压差能，这个气压差能量可以做为动力来驱动其它装置；

进一步的，正U形管在出气处产生的为正压差；

另外，根据上述方法所产生的装置：一种曝气用气源装置，全部由管道组成；

进一步的，上述的管路可设置成正U形管路；

进一步的，一种正U形管集气装置，正U形管具有一个进水处和出水处，出水处和横管的管道直径大于进水处的管道直径，进水处也为进气处；

进一步的，正U形管在管路的进气处，设置有进气量控制装置，可以控制管路的进气量；

进一步的，正U形管的进水水源的液面水平高度高于出水处泄水水道液面水平高度；

进一步的，上述正U形管，在正U形管的横管部件设置出气处，出气处位于U型管的横管接近低水位的一端。

本发明效果和特点是：这种将水流蕴藏的动能、势能收集并转换为气压差能，再利用气压差来驱动曝气装置，前期所需设备投资少，能量转换率高，十分适用于污水处理、养殖等产业，无机械转动部件，无需维护。

附图说明