申请日2018.05.18
公开(公告)日2018.09.14
IPC分类号C02F1/74; C02F1/50
摘要
本发明公开了一种用于地下水处理的曝气氧化塔，包括曝气氧化塔本体，所述曝气氧化塔本体为柱形容器结构，所述曝气氧化塔本体上端一体化同轴心设置有进水斗，所述进水斗下端出液端同轴心一体化连接有绞龙叶片柱筒，所述绞龙叶片柱筒伸入所述曝气氧化塔本体内腔中，所述进水斗的斗腔与所述绞龙叶片柱筒内的柱筒通道上端连通，所述绞龙叶片柱筒的柱筒通道下端设置有呈喇叭状扩开的扩口，所述扩口与所述曝气氧化塔本体的容器内腔底面间距设置;下环腔中的水在旋转的旋流叶片作用下整个下环腔中形成旋流，进而下环腔中的气泡与水在旋流作用下进一步的充分融合，提高了曝气效果。
权利要求书
1.一种用于地下水处理的曝气氧化塔，其特征在于：包括曝气氧化塔本体(35)，所述曝气氧化塔本体(35)为柱形容器结构，所述曝气氧化塔本体(35)上端一体化同轴心设置有进水斗(9)，所述进水斗(9)下端出液端同轴心一体化连接有绞龙叶片柱筒(31)，所述绞龙叶片柱筒(31)伸入所述曝气氧化塔本体(35)内腔中，所述进水斗(9)的斗腔(22)与所述绞龙叶片柱筒(31)内的柱筒通道(19)上端连通，所述绞龙叶片柱筒(31)的柱筒通道(19)下端设置有呈喇叭状扩开的扩口(2)，所述扩口(2)与所述曝气氧化塔本体(35)的容器内腔底面间距设置;
所述绞龙叶片柱筒(31)沿长度方向的中部设置有矩形集气箱(3)，所述矩形集气箱(3)内部为密闭的集气压缩腔(16)，所述绞龙叶片柱筒(31)纵向穿过所述集气压缩腔(16)，位于集气压缩腔(16)中的绞龙叶片柱筒(31)壁面镂空设置有若干气泡溢出孔(14)，若干所述气泡溢出孔(14)沿所述绞龙叶片柱筒(31)轴线呈圆周阵列分布，各所述气泡溢出孔(14)将所述集气压缩腔(16)与所述柱筒通道(19)相互导通;
还包括硬质注气管(5.1)，所述硬质注气管(5.1)为水平设置的导气管结构;所述硬质注气管的一端连通所述集气压缩腔(16)，所述硬质注气管(5.1)的另一端连通导风管(5)的一端，所述导风管(5)的另一端连通连接离心鼓风机的出风口，所述离心鼓风机所在高度高于所述曝气氧化塔本体(35)顶端所在高度。
2.根据权利要求1所述的一种用于地下水处理的曝气氧化塔，其特征在于：还包括绞龙叶片轴(21)，所述绞龙叶片轴(21)同轴心穿设入所述斗腔(22)和柱筒通道(19)柱筒通道(19)中，且所述绞龙叶片轴(21)下端穿出所述柱筒通道(19)下端的扩口(2)，所述绞龙叶片轴(21)上端从所述斗腔(22)上端穿出，所述绞龙叶片轴(21)上端连接有驱动电机(34)，所述驱动电机可驱动所述绞龙叶片轴(21)沿轴线旋转;所述绞龙叶片轴(21)的轴壁呈螺旋状盘旋设置有绞龙叶片(7);
所述绞龙叶片柱筒(31)的上端壁面镂空设置有若干循环孔(18)，各所述循环孔(18)沿所述绞龙叶片柱筒(31)轴线呈圆周阵列均布。
3.根据权利要求2所述的一种用于地下水处理的曝气氧化塔，其特征在于：还包括硬质气泡伞(12)，所述硬质气泡伞(12)为尖端朝上的伞形罩体结构，所述绞龙叶片轴(21)下端一体化连接所述硬质气泡伞(12)的伞尖;所述硬质气泡伞(12)的下端与所述曝气氧化塔本体(35)的容器内腔底面间距设置;
所述硬质气泡伞(12)下侧内腔为罩腔(11)，所述罩腔(11)下方设置有臭氧曝气头(10);所述臭氧曝气头(10)的进气端连接臭氧供气管(1);
所述绞龙叶片轴(21)的内部还同轴心设置有臭氧气泡上浮通道(23)，所述臭氧上浮通道(32)的下端连通所述罩腔(11)，所述臭氧上浮通道(32)上端延伸至若干循环孔(18)所在高度与气泡溢出孔(14)所在高度之间;所述臭氧上浮通道(32)上端内壁呈圆周阵列镂空设置有若干臭氧溢出孔(17)，若干所述臭氧溢出孔(17)将所述臭氧上浮通道(32)与所述柱筒通道(19)之间相互连通;
所述硬质气泡伞(12)的上侧伞面呈圆周阵列分布有若干旋流叶片(25)，所述旋流叶片(25)的长度方向沿所述硬质气泡伞(12)的锥形母线方向延伸，每个所述旋流叶片(25)上都镂空设置有若干过水孔(24)，各所述过水孔(24)在所述旋流叶片(25)上呈矩形阵列分布;所述硬质气泡伞(12)的罩腔(11)内壁还成圆周阵列设置有若干扰流叶片(27)，若干所述扰流叶片(27)随所述硬质气泡伞(12)同步旋转。
4.根据权利要求3所述的一种用于地下水处理的曝气氧化塔，其特征在于：所述矩形集气箱(3)的上壁所在高度处水平设置有上环盘(26)，所述上环盘(26)的内圈与所述矩形集气箱(3)的上壁轮廓一体化连接;所述上环盘(26)外圈与所述曝气氧化塔本体(35)内壁一体化连接;
所述矩形集气箱(3)的下壁所在高度处水平设置有下环盘(28)，所述下环盘(28)的内圈与所述矩形集气箱(3)的下壁轮廓一体化连接;所述下环盘(28)外圈与所述曝气氧化塔本体(35)内壁一体化连接;
在所述曝气氧化塔本体(35)内腔中，所述上环盘(26)上侧为上环腔(8)，所述上环盘(26)和下环盘(28)之间为中环腔(32)，所述下环盘(28)下侧为下环腔(13);各所述干循环孔(18)位于所述上环腔(8)中，所述柱筒通道(19)下端的扩口(2)位于所述下环腔(13)中;所述硬质注气管(5.1)外壁位于所述中环腔(32)中;还包括出水吸水管(4)，所述吸水管(4)的一端伸入所述下环腔(13)中，另一端连接吸水泵;
所述上环盘(26)的盘面一侧均布有若干上气泡通过孔群(29)，所述上气泡通过孔群(29)将所述中环腔(32)和上环腔(8)之间相互连通;所述下环盘(28)的盘面远离所述上气泡通过孔群(29)的一侧均布有若干下气泡通过孔群(30)，所述下气泡通过孔群(30)将所述中环腔(32)与下环腔(13)之间相互导通;所述中环腔(32)中竖向设置有防旋流阻隔板(15)，所述防旋流阻隔板(15)位于所述硬质注气管(5.1)的对侧。
5.根据权利要求4所述的一种用于地下水处理的曝气氧化塔的方法，其特征在于：
向进水斗(9)中连续注入待处理的地下水，进而使曝气氧化塔本体(35)的内腔中为水充盈状态，然后启动驱动电机(34)，驱动电机(34)驱动绞龙叶片轴(21)连续按固定方向旋转，进而绞龙叶片(7)和硬质气泡伞(12)跟随绞龙叶片轴(21)同步旋转;此时启动离心鼓风机，离心鼓风机向导风管(5)中吹出增压空气，进而增压空气通过硬质注气管(5.1)导入到集气压缩腔(16)中，进而集气压缩腔(16)中的水被压缩空气的作用下通过气泡溢出孔(14)连续排出到柱筒通道(19)中，直至集气压缩腔(16)中的水被排干净，然后集气压缩腔(16)中充满压缩空气，进而集气压缩腔(16)中的压缩空气通过各气泡溢出孔(14)以气泡群的形式持续溢出至柱筒通道(19)中，进入柱筒通道(19)中的气泡群有上浮的趋势，但是在柱筒通道(19)中的绞龙叶片(7)旋转带动下，使柱筒通道(19)中的水向下流动，通过控制驱动电机(34)的输出转速，使柱筒通道(19)中的水向下流动的速度足以抵消气泡群有上浮的趋势，进而柱筒通道(19)中的气泡群整体向下运动，在绞龙叶片(7)的旋转搅动下，空气气泡群在柱筒通道(19)中发生剧烈翻滚，增加气泡与水流之间的接触面积和流动性，进而增强溶解效率，由于气泡群还受到上浮力的因素，因此气泡群的下降速度要慢于柱筒通道(19)中的水向下流动的速度，进而延长了空气气泡群在柱筒通道(19)中所消耗的时间，进而增加了气泡与水的融合效果;
水中气泡群的继续下降，直至柱筒通道(19)中的气泡群向下运行至扩口(2)处时，气泡群从扩口(2)处向下冲向下环腔(13)中的硬质气泡伞(12)上，在硬质气泡伞(12)的锥体形引流作用下，冲向硬质气泡伞(12)的气泡群呈喇叭发散状均匀扩开到整个下环腔(13)中，此时下环腔(13)中的水在旋转的旋流叶片(25)作用下整个下环腔(13)中形成旋流，进而下环腔(13)中的气泡与水在旋流作用下进一步的充分融合，同时下环腔(13)中的旋流使曝气后产生的沉淀物无法实现实质性沉淀，因而沉淀物始终处于一个随旋流运动，由于扩口(2)处连续向下涌入水和气泡，因而整个下环腔(13)受到挤压，进而下环腔(13)中的水和气泡透过下环盘(28)上的下气泡通过孔群(30)进入到中环腔(32)中，在中环腔(32)中由于有防旋流阻隔板(15)的存在，进而中环腔(32)中的水和气泡的旋流趋势被截断，有效防止中环腔32中的气泡由于旋流的作用下始终不上浮的现象，进而气泡群在中环腔(32)中稳定上浮，进而气泡在中环腔(32)中上浮至上环盘(26)处，进而气泡通过上气泡通过孔群(29)进入到上环腔(8)中，由于上气泡通过孔群(29)和下气泡通过孔群(30)是相互错开的，因而进一步延长了气泡在中环腔(32)中的时间;进入上环腔(8)中气泡群进一步上浮至循环孔(18)处，上环腔(8)中气泡群透过循环孔(18)重新返回到柱筒通道(19)中，进入绞龙叶片柱筒(31)中气泡由于已经接近柱筒通道(19)中的液面，因此部分气泡会直接在液面破裂，部分气泡还是会在绞龙叶片柱筒(31)中水下降的水流做下降运动，进入新的气泡水流循环，使整个曝气氧化塔本体(35)内腔的气泡得到有效累积，进而提高的气泡的利用率，提高空气曝气效果;
在空气曝气过程达到预定的时间后结束后，地下水中含有的硫化氢、过量的铁、锰等低价的重碳酸盐等物质已经充分反应和转化，此时还需要切换到臭氧曝气杀菌工序，停止离心鼓风机运行，同时暂停驱动电机(34)五至十秒钟，待曝气氧化塔本体(35)中的气泡上浮排出完成后继续启动驱动电机(34)，此时进入杀菌工序，臭氧供气管(1)连续向臭氧曝气头(10)供给臭氧，进而臭氧曝气头(10)上冒出臭氧气泡，进而臭氧气泡上浮过程中，受到硬质气泡伞(12)下侧的罩腔(11)收集，进而臭氧气泡集中通过臭氧气泡上浮通道(23)上浮至臭氧溢出孔(17)处，进而通过臭氧溢出孔(17)溢出至柱筒通道(19)中，进入柱筒通道(19)中的臭氧气泡群有上浮的趋势，但是在柱筒通道(19)中的绞龙叶片(7)旋转带动下，使柱筒通道(19)中的水向下流动，通过控制驱动电机(34)的输出转速，使柱筒通道(19)中的水向下流动的速度足以抵消臭氧气泡群有上浮的趋势，进而柱筒通道(19)中的臭氧气泡群整体向下运动，在绞龙叶片(7)的旋转搅动下，空气气泡群在柱筒通道(19)中发生剧烈翻滚，进而臭氧气泡进入与空气气泡群相同的循环过程;臭氧循环过程完成后，启动吸水管(4)上的吸水泵，将曝气氧化塔本体(35)内腔中被曝气好的水吸走，然后将吸走的水导入沉淀装置中实施沉淀。
说明书
一种用于地下水处理的曝气氧化塔及其方法
技术领域
本发明属于水体净化领域，尤其涉及一种用于地下水处理的曝气氧化塔及其方法。
背景技术
地下水有时含有硫化氢或过量的铁、锰等低价的重碳酸盐等物质，同时其水中可能还具有有害细菌等，可用空气曝气法处理，地下水和空气中的氧气充分接触后，低价的重碳酸盐即能转化为沉淀;同时地下水中的细菌还需额外采用臭氧等强氧化气体进行补充曝气杀菌氧化，现有的用于地下水的曝气设备曝气效率低下，很多气泡还没来得及与水充分接触已经上浮至水面了。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供曝气效率更高的一种用于地下水处理的曝气氧化塔及其方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种用于地下水处理的曝气氧化塔，包括曝气氧化塔本体，所述曝气氧化塔本体为柱形容器结构，所述曝气氧化塔本体上端一体化同轴心设置有进水斗，所述进水斗下端出液端同轴心一体化连接有绞龙叶片柱筒，所述绞龙叶片柱筒伸入所述曝气氧化塔本体内腔中，所述进水斗的斗腔与所述绞龙叶片柱筒内的柱筒通道上端连通，所述绞龙叶片柱筒的柱筒通道下端设置有呈喇叭状扩开的扩口，所述扩口与所述曝气氧化塔本体的容器内腔底面间距设置;
所述绞龙叶片柱筒沿长度方向的中部设置有矩形集气箱，所述矩形集气箱内部为密闭的集气压缩腔，所述绞龙叶片柱筒纵向穿过所述集气压缩腔，位于集气压缩腔中的绞龙叶片柱筒壁面镂空设置有若干气泡溢出孔，若干所述气泡溢出孔沿所述绞龙叶片柱筒轴线呈圆周阵列分布，各所述气泡溢出孔将所述集气压缩腔与所述柱筒通道相互导通;
还包括硬质注气管.，所述硬质注气管.为水平设置的导气管结构;所述硬质注气管的一端连通所述集气压缩腔，所述硬质注气管.的另一端连通导风管的一端，所述导风管的另一端连通连接离心鼓风机的出风口，所述离心鼓风机所在高度高于所述曝气氧化塔本体顶端所在高度。
进一步的，还包括绞龙叶片轴，所述绞龙叶片轴同轴心穿设入所述斗腔和柱筒通道柱筒通道中，且所述绞龙叶片轴下端穿出所述柱筒通道下端的扩口，所述绞龙叶片轴上端从所述斗腔上端穿出，所述绞龙叶片轴上端连接有驱动电机，所述驱动电机可驱动所述绞龙叶片轴沿轴线旋转;所述绞龙叶片轴的轴壁呈螺旋状盘旋设置有绞龙叶片;
所述绞龙叶片柱筒的上端壁面镂空设置有若干循环孔，各所述循环孔沿所述绞龙叶片柱筒轴线呈圆周阵列均布。
进一步的，还包括硬质气泡伞，所述硬质气泡伞为尖端朝上的伞形罩体结构，所述绞龙叶片轴下端一体化连接所述硬质气泡伞的伞尖;所述硬质气泡伞的下端与所述曝气氧化塔本体的容器内腔底面间距设置;
所述硬质气泡伞下侧内腔为罩腔，所述罩腔下方设置有臭氧曝气头;所述臭氧曝气头的进气端连接臭氧供气管;
所述绞龙叶片轴的内部还同轴心设置有臭氧气泡上浮通道，所述臭氧上浮通道的下端连通所述罩腔，所述臭氧上浮通道上端延伸至若干循环孔所在高度与气泡溢出孔所在高度之间;所述臭氧上浮通道上端内壁呈圆周阵列镂空设置有若干臭氧溢出孔，若干所述臭氧溢出孔将所述臭氧上浮通道与所述柱筒通道之间相互连通;
所述硬质气泡伞的上侧伞面呈圆周阵列分布有若干旋流叶片，所述旋流叶片的长度方向沿所述硬质气泡伞的锥形母线方向延伸，每个所述旋流叶片上都镂空设置有若干过水孔，各所述过水孔在所述旋流叶片上呈矩形阵列分布;所述硬质气泡伞的罩腔内壁还成圆周阵列设置有若干扰流叶片，若干所述扰流叶片随所述硬质气泡伞同步旋转。
进一步的，所述矩形集气箱的上壁所在高度处水平设置有上环盘，所述上环盘的内圈与所述矩形集气箱的上壁轮廓一体化连接;所述上环盘外圈与所述曝气氧化塔本体内壁一体化连接;
所述矩形集气箱的下壁所在高度处水平设置有下环盘，所述下环盘的内圈与所述矩形集气箱的下壁轮廓一体化连接;所述下环盘外圈与所述曝气氧化塔本体内壁一体化连接;
在所述曝气氧化塔本体内腔中，所述上环盘上侧为上环腔，所述上环盘和下环盘之间为中环腔，所述下环盘下侧为下环腔;各所述干循环孔位于所述上环腔中，所述柱筒通道下端的扩口位于所述下环腔中;所述硬质注气管.外壁位于所述中环腔中;还包括出水吸水管，所述吸水管的一端伸入所述下环腔中，另一端连接吸水泵;
所述上环盘的盘面一侧均布有若干上气泡通过孔群，所述上气泡通过孔群将所述中环腔和上环腔之间相互连通;所述下环盘的盘面远离所述上气泡通过孔群的一侧均布有若干下气泡通过孔群，所述下气泡通过孔群将所述中环腔与下环腔之间相互导通;所述中环腔中竖向设置有防旋流阻隔板，所述防旋流阻隔板位于所述硬质注气管.的对侧。
进一步的，一种用于地下水处理的曝气氧化塔的方法：
向进水斗中连续注入待处理的地下水，进而使曝气氧化塔本体的内腔中为水充盈状态，然后启动驱动电机，驱动电机驱动绞龙叶片轴连续按固定方向旋转，进而绞龙叶片和硬质气泡伞跟随绞龙叶片轴同步旋转;此时启动离心鼓风机，离心鼓风机向导风管中吹出增压空气，进而增压空气通过硬质注气管.导入到集气压缩腔中，进而集气压缩腔中的水被压缩空气的作用下通过气泡溢出孔连续排出到柱筒通道中，直至集气压缩腔中的水被排干净，然后集气压缩腔中充满压缩空气，进而集气压缩腔中的压缩空气通过各气泡溢出孔以气泡群的形式持续溢出至柱筒通道中，进入柱筒通道中的气泡群有上浮的趋势，但是在柱筒通道中的绞龙叶片旋转带动下，使柱筒通道中的水向下流动，通过控制驱动电机的输出转速，使柱筒通道中的水向下流动的速度足以抵消气泡群有上浮的趋势，进而柱筒通道中的气泡群整体向下运动，在绞龙叶片的旋转搅动下，空气气泡群在柱筒通道中发生剧烈翻滚，增加气泡与水流之间的接触面积和流动性，进而增强溶解效率，由于气泡群还受到上浮力的因素，因此气泡群的下降速度要慢于柱筒通道中的水向下流动的速度，进而延长了空气气泡群在柱筒通道中所消耗的时间，进而增加了气泡与水的融合效果;
水中气泡群的继续下降，直至柱筒通道中的气泡群向下运行至扩口处时，气泡群从扩口处向下冲向下环腔中的硬质气泡伞上，在硬质气泡伞的锥体形引流作用下，冲向硬质气泡伞的气泡群呈喇叭发散状均匀扩开到整个下环腔中，此时下环腔中的水在旋转的旋流叶片作用下整个下环腔中形成旋流，进而下环腔中的气泡与水在旋流作用下进一步的充分融合，同时下环腔中的旋流使曝气后产生的沉淀物无法实现实质性沉淀，因而沉淀物始终处于一个随旋流运动，由于扩口处连续向下涌入水和气泡，因而整个下环腔受到挤压，进而下环腔中的水和气泡透过下环盘上的下气泡通过孔群进入到中环腔中，在中环腔中由于有防旋流阻隔板的存在，进而中环腔中的水和气泡的旋流趋势被截断，气泡群在中环腔中稳定上浮，进而气泡在中环腔中上浮至上环盘处，进而气泡通过上气泡通过孔群进入到上环腔中，由于上气泡通过孔群和下气泡通过孔群是相互错开的，因而进一步延长了气泡在中环腔中的时间;进入上环腔中气泡群进一步上浮至循环孔处，上环腔中气泡群透过循环孔重新返回到柱筒通道中，进入绞龙叶片柱筒中气泡由于已经接近柱筒通道中的液面，因此部分气泡会直接在液面破裂，部分气泡还是会在绞龙叶片柱筒中水下降的水流做下降运动，进入新的气泡水流循环，使整个曝气氧化塔本体内腔的气泡得到有效累积，进而提高的气泡的利用率，提高空气曝气效果，
在空气曝气过程达到预定的时间后结束后，地下水中含有的硫化氢、过量的铁、锰等低价的重碳酸盐等物质已经充分反应和转化，此时还需要切换到臭氧曝气杀菌工序，停止离心鼓风机运行，同时暂停驱动电机五至十秒钟，待曝气氧化塔本体中的气泡上浮排出完成后继续启动驱动电机，此时进入杀菌工序，臭氧供气管连续向臭氧曝气头供给臭氧，进而臭氧曝气头上冒出臭氧气泡，进而臭氧气泡上浮过程中，受到硬质气泡伞下侧的罩腔收集，进而臭氧气泡集中通过臭氧气泡上浮通道上浮至臭氧溢出孔处，进而通过臭氧溢出孔溢出至柱筒通道中，进入柱筒通道中的臭氧气泡群有上浮的趋势，但是在柱筒通道中的绞龙叶片旋转带动下，使柱筒通道中的水向下流动，通过控制驱动电机的输出转速，使柱筒通道中的水向下流动的速度足以抵消臭氧气泡群有上浮的趋势，进而柱筒通道中的臭氧气泡群整体向下运动，在绞龙叶片的旋转搅动下，空气气泡群在柱筒通道中发生剧烈翻滚，进而臭氧气泡进入与空气气泡群相同的循环过程;臭氧循环过程完成后，启动吸水管上的吸水泵，将曝气氧化塔本体内腔中被曝气好的水吸走，然后将吸走的水导入沉淀装置中实施沉淀。
有益效果：本发明的结构简单，下环腔中的水在旋转的旋流叶片作用下整个下环腔中形成旋流，进而下环腔中的气泡与水在旋流作用下进一步的充分融合，同时下环腔中的旋流使曝气后产生的沉淀物无法实现实质性沉淀，因而沉淀物始终处于一个随旋流运动，有效防止曝气氧化塔本体内部产生沉淀;在绞龙叶片的旋转搅动下，空气气泡群在柱筒通道中时发生剧烈翻滚，增加气泡与水流之间的接触面积和流动性，进而增强溶解效率，由于气泡群还受到上浮力的因素，因此气泡群的下降速度要慢于柱筒通道中的水向下流动的速度，进而延长了空气气泡群在柱筒通道中所消耗的时间，进而增加了气泡与水的融合效果。
