本发明专利技术公开了一种细分子化溶氧曝气装置，包括：支座、与所述支座固定安装的壳体、设置在所述壳体中的中心轴、变螺距螺旋叶片组件和连接在所述壳体两端的中心轴两端的气液混合输入管和溶气细化流体输出管，所述变螺距螺旋叶片组件安装在中心轴上，中心轴的两端分别安装有一个导流锥。本发明专利技术利用机械切割和水力剪切作用使气泡破碎细化，实现气体超饱和溶解且保持在水中不易释放出来，同时还可将流过该装置的各种悬浮物和溶解于水中的大分子有机物切割细化。细分子化溶氧曝气装置能够直接用于好氧生物处理进行污废水处理和受污染水体净化，还可用于水产养殖增氧、富氧水制备、饮料加气等液体溶气领域，以及化工生产过程中的细化混合领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于细分子化领域，涉及一种细分子化溶氧曝气装置。
技术介绍
天然水体具有一定的自净能力，其中微生物的氧化分解是水体自净的主要途径。 如果水体中溶解氧含量较低，好氧微生物将受到抑制，而厌氧微生物处于活跃状态。当进入 水体中污染物总量超过水体自净能力时，水体中溶解氧会被好氧微生物降解消耗殆尽，导 致水体呈现厌氧状态，剩余污染物在厌氧微生物的作用下被分解为氨气、甲烷、二氧化碳、 硫化氢等对水生生物具有毒害性的气体，最终致使水体的自净能力丧失，并伴随着水体发 黑变臭等现象的发生，对周围环境带来极大的影响。如何向水体高效增氧是修复水体的关 键所在。 在污废水的好氧生化处理过程中，曝气是处理系统中的一个重要工艺环节，目的 是为了保持反应池中溶解氧的含量，保证好氧微生物分解污染物所需的溶解氧，并使反应 内微生物、污染物、溶解氧三者充分混合与接触，为微生物降解污染物提供最适宜的条件。 传统的溶氧方式大多采用鼓风曝气或机械曝气，鼓风曝气大多采用淹没式的多孔扩散头或 空气喷嘴产生气泡，气泡直径较大，在水体中的上升速度快、停留时间短，氧利用率较低，动 力消耗较大。机械曝气也需要通过消耗大量电能来实现充氧曝气，能耗普遍较高。而曝气 是污废水好氧生化处理系统中运行费用最高的工艺环节，曝气充氧的电耗一般约占全厂总 能耗的50%以上，导致系统运行费用较高，这也是许多已建污水处理厂难以维持正常运行 的原因。因此，提高溶氧效率是促进污水处理厂正常运行的重要保障。 水体中污染物与环境基质和污染物之间的交互作用对其可生化性（也称生物可 降解性，即被微生物降解的难易程度）有很大影响。有机物和环境中溶解态或颗粒态天然 有机质结合，导致其自由溶解形态大量减小，水体中污染物之间的相互作用使之结合形成 大分子集团或极性很强的分子，污染物与微生物的接触面积大大减小，难以进入生物体的 细胞膜被微生物所吸收，从而导致污染物的可生化性降低。此时即使提高水体中的溶解氧 浓度，对污染物的去除效果也很难达到要求。因此在实现水体较高溶解氧浓度的同时，如何 对水体中污染物进行切割细化，对提高污染物生化处理效果具有非常积极的作用。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于提供一种能够对气液混合流体进行切割细化，提高 溶解氧含量的细分子化溶氧曝气装置，该装置结构简单、体积小、不易堵塞、操作方便、能耗 较低，大大提高水体中溶解氧含量的同时，实现对水体中大分子团污染物的切割细化，有效 增加生物作用接触面积，提高污染物生物降解速率。 技术方案：本专利技术的细分子化溶氧曝气装置，包括：支座、与所述支座固定安装的 壳体、设置在所述壳体中的中心轴、变螺距螺旋叶片组件和连接在所述壳体两端的中心轴 两端的气液混合输入管和溶气细化流体输出管，所述变螺距螺旋叶片组件安装在中心轴 上，中心轴的两端分别安装有一个导流锥。 本专利技术中，所述的壳体带有一个进口和一个出口，进出口沿变螺距螺旋叶片组件 的轴向方向布置在所述壳体的两端，所述进口与气液混合输入管连接，所述出口与溶气细 化流体输出管连接。 进一步的，本专利技术装置中，所述的变距螺旋叶片组件由沿中心轴的轴向依次排列 连接的基本叶片单元组成，从气液进口端至出口端的各基本叶片单元内边缘的连接轨迹满 足以下等径变螺距螺旋线方程： Z = b · tm 式中：D--中心轴直径； t一一变螺距螺旋叶片组件上任一点的扭转角度（弧度）； m--变距螺旋系数，0〈m〈l ; b一一其值为其中丄为变螺距螺旋叶片组件的长度。 进一步的，本专利技术装置中，中心轴的表面设置有叶片安装凹槽，两端设置有用以安 装导流锥的外螺纹。 进一步的，本专利技术装置中，变螺距螺旋叶片组件，由基本叶片单元按顺序逐一安装 在表面铣有凹槽的中心轴上，叠加后锁紧固定。 进一步的，本专利技术装置中，基本叶片单元的轴向投影为"一"字型或"十"字型，叶 片的厚度为〇. 1~1mm。 进一步的，本专利技术装置中，导流锥带有与中心轴两端外螺纹相配合的内螺纹。 本专利技术中，所述中心轴表面铣有上述等径变螺距螺旋线方程形状的一凹槽，随后 将基本叶片单元叠加旋转，组装固定成上述变螺距螺旋叶片组件，中心轴的两端车削有外 螺纹，通过带有与外螺纹配合的导流锥（自带内螺纹）组合固定，导流锥可用于均匀分布气 液混合流体，同时也有利于减小阻力损失。 组成变螺距螺旋叶片组件的基本叶片单元为"一"字型或"十"字型，叶片厚度为 0. 1~1_，叶片厚度越小，对气液混合物的切割细化效果越好，产生的气泡直径较小，溶氧 效率也越高，基本叶片单元的数量根据叶片的厚度和变螺距螺旋叶片组件的长度而定。 装置中的壳体与变螺距螺旋叶片组件固定并紧密配合，壳体、中心轴、变螺距螺旋 叶片组件通过支撑支座、导流锥、螺栓、螺母相互连接固定。 对于细分子化溶氧曝气装置，气体输入通过气体分布器实现，气体分布器为圆柱 形，垂直插入气液混合流体输入管内，背向水流处开有出气孔，出气孔的中心位于气液混合 流体输入管的轴线上。水流经过气体分布器时发生绕流运动，在分布器出气孔处产生漩涡， 从出气孔释放的气体在漩涡区水力剪切的作用下迅速得到充分分散。 高溶解氧环境条件下，普通铸铁极易遭受化学腐蚀，所以细分子化溶氧曝气装置 的材质宜采用不锈钢材质，以防止高溶解氧对装置的腐蚀作用。 本专利技术利用机械切割和水力剪切作用使气泡破碎细化，实现气体超饱和溶解且保 持在水中不易释放出来，同时还可将流过该装置的各种悬浮物和溶解于水中的大分子有机 物切割细化。细分子化溶氧曝气装置能够直接用于好氧生物处理进行污废水处理和受污染 水体净化，还可用于水产养殖增氧、富氧水制备、饮料加气等液体溶气领域，以及化工生产 过程中的细化混合领域。 有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点： 1、传统曝气装置产生的气泡直径大小通常为毫米级，而本专利技术细分子化溶氧曝气 装置中产生的气泡直径可达微米或纳米级，气液比表面积较大，可有效强化氧的传质效率， 能将氧（或气体）在常温、常压条件下超饱和溶于水中，溶解氧浓度远超饱和浓度。气泡直 径越小，在水中停留时间越长，能使氧气保持在水中不易释放出来。 2、传统曝气装置一般只存在曝气充氧和气液混合作用，对混合液细化切割作用较 弱。本专利技术细分子化溶氧曝气装置通过构建立体切割数学方程，能将流过该装置的气、水分 子团及各种悬浮物和溶解于水中的大分子有机物集团切割细化，从而大大增加物质相互作 用的接触面积；在污废水处理中，微生物、污染物、溶解氧可实现充分的混合接触，进而强化 好氧微生物的活性，提高对污染物的去除能力。 3、虽然近年来出现一些新型微纳米曝气装置，但是存在结构复杂难以加工，流路 较窄容易堵塞等问题。而本专利技术细分子化溶氧曝当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种细分子化溶氧曝气装置，其特征在于，该装置包括：支座(5)、与所述支座(5)固定安装的壳体(1)、设置在所述壳体(1)中的中心轴(3)、变螺距螺旋叶片组件(2)和连接在所述壳体(1)两端的中心轴(3)两端的气液混合输入管(13)和溶气细化流体输出管(14)，所述变螺距螺旋叶片组件(2)安装在中心轴(3)上，中心轴(3)的两端分别安装有一个导流锥(6)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨小丽，宋海亮，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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