專利名稱：揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附改善水源水質(zhì)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水質(zhì)改善裝置，尤其涉及一種水力混合曝氣裝置、活性炭吸附裝置有機(jī)組合的水質(zhì)改善裝置。
背景技術(shù)：
水源水庫(kù)和湖泊水體的容量大、水深大、流動(dòng)性小，由此帶來(lái)一些負(fù)面的影響。由于水深大、流動(dòng)性小，容易形成水體分層現(xiàn)象，即在夏季，溫度高而密度輕的水體穩(wěn)定分布在上層，溫度低密度大的水體下沉到庫(kù)(湖)底；冬季則相反，溫度特別低(小于4℃)密度輕的水體分布于水體上層，溫度較高(接近4℃)密度大的水體下沉到庫(kù)(湖)底，造成上下層水體間相對(duì)靜止。這會(huì)使下層水體溶解氧減少，處于缺氧狀態(tài)，導(dǎo)致底層水體水生生態(tài)環(huán)境惡化，底泥中氮、磷、有機(jī)物、鐵、錳等污染物質(zhì)向水體溶解釋放，使水質(zhì)惡化。由于流動(dòng)性小，使藻類能穩(wěn)定地停留在表層水中，接受充足的光照而大量繁殖，帶來(lái)了水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，影響了水質(zhì)。底部缺氧引起的底泥污染物、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放，給藻類等浮游植物提供了充足的營(yíng)養(yǎng)，加劇了水體富營(yíng)養(yǎng)化。底泥污染物的釋放、藻類的大量繁殖，使水質(zhì)惡化，水體產(chǎn)生色度和嗅味，嚴(yán)重影響水體的使用，尤其影響生活飲用水的供水安全。本專利申請(qǐng)人2007年2月17日授權(quán)的發(fā)明專利《多功能揚(yáng)水曝氣器》(ZL 200310117900.6)是一個(gè)豎直安裝的直筒體，筒體進(jìn)口接近水庫(kù)(湖泊)底，出口接近水面。在直筒體的下端附帶一個(gè)曝氣室和一個(gè)氣室，曝氣室中充滿水，將壓縮空氣以小氣泡的形式連續(xù)通入曝氣室下部，氣泡在曝氣室上升的過(guò)程中與水接觸，將氧氣溶解到水中。氣室位于曝氣室的上部，為一半封閉腔室，收集來(lái)自曝氣室的氣泡，當(dāng)氣室充滿空氣后，氣室中的氣體在瞬間向直筒體釋放，形成一個(gè)大的氣彈，并迅速上浮，推動(dòng)筒體中水體向上流動(dòng)，從而使底層水流向表面，表層水被向下抽吸，在揚(yáng)水曝氣器周圍形成上下層水體間的循環(huán)交換，達(dá)到混合上下水層的目的。該揚(yáng)水曝氣器能將表層水與底層水充分混合，破壞水體分層，同時(shí)向水體充氧，改善水體缺氧狀態(tài)。目前采用的活性炭吸附技術(shù)主要是應(yīng)用在水處理廠(站)凈化水質(zhì)，尚未見(jiàn)有應(yīng)用于水庫(kù)原位水質(zhì)凈化的報(bào)道。
對(duì)于大體積分層型深水水庫(kù)，一旦發(fā)生高強(qiáng)度或突發(fā)性污染，作為水源水庫(kù)不能棄水，必須進(jìn)行水質(zhì)的原位修復(fù)。雖然活性炭對(duì)污染物具有很好的吸附性能，但要發(fā)揮其除污功能首先必須解決大水深水庫(kù)的水體混合問(wèn)題，因此，本專利申請(qǐng)人的發(fā)明專利《多功能揚(yáng)水曝氣器》成為解決這一問(wèn)題的重要支撐技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上提供一種將上述現(xiàn)有技術(shù)有機(jī)結(jié)合的揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭水質(zhì)改善裝置。該裝置不僅能將表層水與底層水充分混合，破壞水體分層，向水體充氧，改善水體缺氧狀態(tài)，同時(shí)，揚(yáng)水曝氣器產(chǎn)生的循環(huán)混合流動(dòng)，不斷地將較遠(yuǎn)處含有污染物的水體向活性炭吸附裝置輸送，利用活性炭吸附去除水中的污染物、色度和嗅味。
本發(fā)明解決上述問(wèn)題的設(shè)想是在水庫(kù)(湖泊)中組合安裝揚(yáng)水曝氣器和活性炭吸附裝置，揚(yáng)水曝氣器在內(nèi)，活性炭吸附裝置在外，再在兩者之間設(shè)置布?xì)庀到y(tǒng)，組成揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水質(zhì)改善裝置。在揚(yáng)水曝氣器中，氣彈推動(dòng)下層水體上升并向四周擴(kuò)散到活性炭吸附裝置的內(nèi)側(cè)，而氣彈被布?xì)庀到y(tǒng)收集并均勻地分布到活性炭吸附裝置的下部，并以小氣泡的形式向活性炭釋放，氣泡在活性炭區(qū)上升并攪動(dòng)活性炭，使活性炭處于懸浮流化狀態(tài)。自揚(yáng)水曝氣器出口循環(huán)到活性炭?jī)?nèi)側(cè)的水流能夠向外透過(guò)處于流化狀態(tài)的活性炭，水流在經(jīng)過(guò)活性炭時(shí)，水中的污染物被活性炭吸附截留，而那些大的懸浮物顆粒在上升氣泡的攪動(dòng)下自然脫落，起到清洗活性炭的作用。活性炭吸附裝置由活性炭及活性炭箱組成，活性炭采用直徑2～4mm的顆?；钚蕴浚鋬?nèi)部具有孔道結(jié)構(gòu)，有巨大的表面積，污染物進(jìn)入到這些細(xì)小的孔道內(nèi)，在分子引力、靜電吸附等作用力下吸附在孔道表面，從而被去除。
為解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是它包括揚(yáng)水曝氣器(4)、布?xì)庀到y(tǒng)(28)，所述揚(yáng)水曝氣器(4)通過(guò)布?xì)庀到y(tǒng)(28)連接有活性炭吸附裝置(27)，活性炭吸附裝置(27)裝有活性炭(19)。
所述活性炭裝置(27)由活性炭(19)、活性炭箱(15)和活性炭箱浮子(24)組成，所述活性炭(19)安裝于活性炭箱內(nèi)，所述活性炭箱浮子(24)安裝于活性炭箱(15)上部。
所述活性炭為直徑2～4mm的顆?；钚蕴?，注入的活性炭占活性炭(15)高度的2/3。
所述活性炭箱浮子(24)用合成樹(shù)脂或空腔密閉容器能在水中漂浮的物體制成。
所述活性炭箱(15)為圓環(huán)形箱體，橫斷面為帶錐底的矩形，所述活性炭箱(15)的圓環(huán)形箱體為平面是兩個(gè)半圓環(huán)拼接成的圓環(huán)形，兩個(gè)半圓環(huán)形箱體通過(guò)側(cè)肋上的螺栓(26)相連；所述活性炭箱(15)的頂部每半個(gè)活性炭箱上至少設(shè)有一個(gè)活性炭注入口(29)。
所述活性炭注入口(29)，上設(shè)有蓋板(30)，并通過(guò)相鄰兩頂肋上的蓋板扣(31)和插銷(32)將蓋板(30)封住注入口。
所述活性炭箱(15)內(nèi)設(shè)有粗網(wǎng)格(17)和細(xì)網(wǎng)格(18)，粗網(wǎng)格(17)、細(xì)網(wǎng)格(18)和底板(21)固定在底肋(20)、側(cè)肋(16)、頂肋(23)和環(huán)向肋(22)上，粗網(wǎng)格(17)和細(xì)網(wǎng)格(18)與底板(21)間用壓條(33)和連接螺栓(34)連接形成封閉的箱體。
所述粗網(wǎng)格(17)和細(xì)網(wǎng)格(18)是用金屬絲編成的網(wǎng)，細(xì)網(wǎng)格的孔徑尺寸應(yīng)小于活性的粒徑，采用2mm的網(wǎng)孔尺寸，其網(wǎng)絲直徑和孔眼尺寸大于細(xì)網(wǎng)格。
本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明是將揚(yáng)水曝氣與活性炭吸附有機(jī)結(jié)合，充分利用各自的功能和互補(bǔ)作用，實(shí)現(xiàn)了水體充氧、混合、活性炭吸附技術(shù)優(yōu)化組合。揚(yáng)水曝氣器在底部高水壓、低含氧量的位置給水體充氧，充氧效率高。充氧后的余氣以氣彈的形式間歇釋放，形成活塞流，在揚(yáng)水曝氣器進(jìn)口處產(chǎn)生強(qiáng)烈的抽吸作用，將較遠(yuǎn)處的水體抽吸提升到表層，形成循環(huán)流動(dòng)。循環(huán)水流不斷地將污染物輸送給活性炭，被吸附去除。揚(yáng)水曝氣器中提水后的尾氣被繼續(xù)利用于活性炭的懸浮流化、清洗，以便循環(huán)水流順利流過(guò)活性炭區(qū)并與之充分接觸。本發(fā)明混合了上下水層，解決了水體分層問(wèn)題，破壞了藻類的漂浮狀態(tài)，迫使其向深水遷移，抑制其生長(zhǎng)；給底部水體充氧，改變了缺氧環(huán)境，改善底部水生生態(tài)環(huán)境，抑制了底泥中有機(jī)質(zhì)、磷、氨氮、鐵、錳等物質(zhì)向水中溶解釋放；吸附去除水中污染物，降低水的色度和嗅味。特別是當(dāng)大體積深水分層型水庫(kù)發(fā)生突發(fā)性水質(zhì)污染或周期性高強(qiáng)度水質(zhì)污染時(shí)，該裝置可利用其揚(yáng)水混合功能，將水中污染物源源不斷地輸送到活性炭吸附系統(tǒng)，發(fā)揮活性炭的高吸附性能，使污染物得以有效去除，凈化水庫(kù)水質(zhì)。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖中1-壓縮空氣管，2-錨固墩，3-揚(yáng)水曝氣器進(jìn)口，4-揚(yáng)水曝氣器，5-揚(yáng)水曝氣器滑動(dòng)筒，6-氣體收集室，7-儲(chǔ)氣罩，8-導(dǎo)氣筒，9-連接板，10-出氣管，11-彈性接頭，12-輸氣管，13-布?xì)夤埽?4-布?xì)忸^，15-活性炭箱，16-側(cè)肋，17-粗格網(wǎng)，18-細(xì)格網(wǎng)，19-活性炭，20-底肋，21-底板，22-環(huán)向肋，23-頂肋，24-浮子，25-法蘭，26-螺栓，27-活性炭裝置，28-布?xì)庀到y(tǒng)，29-活性炭注入口，30-蓋板，31-蓋板扣，32-插銷，33-壓條，34-連接螺栓。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例如圖1所示揚(yáng)水曝氣器(4)主體為剛性直筒，揚(yáng)水曝氣器進(jìn)口(3)為喇叭狀，出口處為一滑動(dòng)筒(5)，滑動(dòng)筒能隨著水位的變化自動(dòng)浮動(dòng)，滑動(dòng)筒下部的直徑較小，上部直徑放大。壓縮空氣管(1)連接在揚(yáng)水曝氣器(4)的下端。揚(yáng)水曝氣器用錨固墩(2)固定于水庫(kù)(湖泊)底。揚(yáng)水曝氣器的滑動(dòng)筒(5)直徑放大的部分內(nèi)安裝有一個(gè)兩端開(kāi)口的直筒式導(dǎo)氣筒(8)，導(dǎo)氣筒的上部倒扣著一個(gè)下端開(kāi)口、頂端封閉的儲(chǔ)氣罩(7)，儲(chǔ)氣罩(7)的直徑大于導(dǎo)氣筒(8)的直徑，儲(chǔ)氣筒與導(dǎo)氣筒間用至少兩片連接板(9)焊接固定。儲(chǔ)氣罩(7)頂端斜向上方升出至少兩根出氣管(10)，出氣管(10)一直升出滑動(dòng)筒(5)的外測(cè)，并焊接固定在滑動(dòng)筒(5)上。輸氣管(12)與出氣管(10)對(duì)應(yīng)，為至少兩根輻射狀管道，斜向上方布置，根部與出氣管(10)相通，輸氣管(12)與出氣管(10)間安裝有橡膠伸縮接頭(9)，它們之間用法蘭(25)連接；布?xì)夤?13)為一根水平安裝的環(huán)形管道，與輸氣管(12)相交并相通，通過(guò)法蘭(25)連接，布?xì)夤馨惭b于活性炭箱(15)的底部，并固定在活性炭箱底板(21)上。布?xì)夤艿纳蟼?cè)豎直安裝布?xì)忸^(14)，布?xì)忸^(14)上開(kāi)有出氣縫隙?；钚蕴垦b置(27)由活性炭(19)、活性炭箱(15)和活性炭箱浮子(24)組成?；钚蕴肯?15)平面為兩個(gè)半圓環(huán)拼接成的圓環(huán)形，兩個(gè)半圓環(huán)形箱體通過(guò)側(cè)肋上的螺栓(26)相連，每個(gè)半圓環(huán)形箱體及其底部的布?xì)夤?13)各自獨(dú)立不相通，能獨(dú)立工作?；钚蕴肯?15)的橫斷面為帶錐底的矩形，由底板(21)、粗格網(wǎng)(17)和細(xì)格網(wǎng)(18)組成維護(hù)結(jié)構(gòu)，格網(wǎng)與底板間用壓條(33)和連接螺栓(34)連接形成封閉的箱體。粗網(wǎng)格(17)和細(xì)網(wǎng)格(18)是用金屬絲編成的網(wǎng)，細(xì)網(wǎng)格的孔徑尺寸應(yīng)小于活性的粒徑，采用2mm的網(wǎng)孔尺寸。粗網(wǎng)格(17)起保護(hù)支撐細(xì)網(wǎng)格(18)的作用，其網(wǎng)絲直徑和孔眼尺寸均大于細(xì)網(wǎng)格。底肋(20)、側(cè)肋(16)、頂肋(23)、和環(huán)向肋(22)焊接組成支撐框架，起到支撐網(wǎng)格和底板的作用。粗網(wǎng)格(17)、細(xì)網(wǎng)格(18)和底板(21)固定在底肋(20)、側(cè)肋(16)、頂肋(23)和環(huán)向肋(22)上。活性炭箱(15)的頂部設(shè)有活性炭注入口(29)，用于注入或取出活性炭(19)，注入口上蓋有蓋板(30)，并通過(guò)相鄰兩頂肋上的蓋板扣(31)和插銷(32)將蓋板(30)封住注入口，當(dāng)需要揭開(kāi)蓋板(30)時(shí)，拔出插銷(32)即可。每半個(gè)活性炭箱上至少設(shè)一個(gè)活性炭注入口。需要更換活性炭時(shí)，將水泵吸水管從活性炭注入口(29)伸入活性炭箱(15)內(nèi)吸出失效的活性炭，再注入新鮮的活性炭，采用的活性炭為直徑2～4mm的顆?；钚蕴?，注入的活性炭只占活性炭(15)高度的2/3?；钚蕴肯涓∽?24)用合成樹(shù)脂或空腔密閉容器等能在水中漂浮的物體制成，用于提供浮力，保證活性炭箱(15)能懸浮與水中，活性炭箱浮子(24)直接固定于活性炭箱(15)的頂部。
揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水質(zhì)改善裝置的運(yùn)行方式是壓縮空氣通入揚(yáng)水曝氣器(4)的下部，給下層水體充氧，并周期性地形成氣彈，推動(dòng)揚(yáng)水曝氣器中水流上升，經(jīng)滑動(dòng)筒(5)噴射到水體中。由揚(yáng)水曝氣器噴射出的水流向四周分散，并流過(guò)活性炭箱。揚(yáng)水曝氣器內(nèi)(4)氣彈向上直沖經(jīng)導(dǎo)氣筒(8)進(jìn)入儲(chǔ)氣罩(7)，儲(chǔ)氣罩(7)中的水體被迫從導(dǎo)氣筒與儲(chǔ)氣罩間的縫隙進(jìn)入揚(yáng)水曝氣器滑動(dòng)筒。儲(chǔ)氣罩(7)中的空氣經(jīng)出氣管(10)、輸氣管(12)、布?xì)夤?13)和布?xì)忸^(14)分布到活性炭箱(15)的下部。布?xì)夤苤械目諝庖孕馀莸男问皆诨钚蕴肯鋬?nèi)上升，推動(dòng)活性炭(19)呈懸浮流動(dòng)狀態(tài)，使揚(yáng)水曝氣器出口噴出的污染水體，能夠流過(guò)處于懸浮狀態(tài)的活性炭，污染物被活性炭吸附。
本發(fā)明實(shí)施方式不限于本實(shí)施例，本發(fā)明活性炭吸附裝置(27)可以有其他形式。
權(quán)利要求
1.一種揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水質(zhì)改善裝置，它包括揚(yáng)水曝氣器(4)、布?xì)庀到y(tǒng)(28)，其特征是所述揚(yáng)水曝氣器(4)通過(guò)布?xì)庀到y(tǒng)(28)連接有活性炭吸附裝置(27)，活性炭吸附裝置(27)裝有活性炭(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水質(zhì)改善裝置，其特征是所述活性炭裝置(27)由活性炭(19)、活性炭箱(15)和活性炭箱浮子(24)組成，所述活性炭(19)安裝于活性炭箱內(nèi)，所述活性炭箱浮子(24)安裝于活性炭箱(15)上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水質(zhì)改善裝置，其特征是所述活性炭為直徑2～4mm的顆?；钚蕴浚⑷氲幕钚蕴空蓟钚蕴?15)高度的2/3。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水質(zhì)改善裝置，其特征是所述活性炭箱浮子(24)用合成樹(shù)脂或空腔密閉容器能在水中漂浮的物體制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水質(zhì)改善裝置，其特征是所述活性炭箱(15)為圓環(huán)形箱體，橫斷面為帶錐底的矩形，所述活性炭箱(15)的圓環(huán)形箱體為平面是兩個(gè)半圓環(huán)拼接成的圓環(huán)形，兩個(gè)半圓環(huán)形箱體通過(guò)側(cè)肋上的螺栓(26)相連；所述活性炭箱(15)的頂部每半個(gè)活性炭箱上至少設(shè)有一個(gè)活性炭注入口(29)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水質(zhì)改善裝置，其特征是所述活性炭注入口(29)，上設(shè)有蓋板(30)，并通過(guò)相鄰兩頂肋上的蓋板扣(31)和插銷(32)將蓋板(30)封住注入口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水質(zhì)改善裝置，其特征是所述活性炭箱(15)內(nèi)設(shè)有粗網(wǎng)格(17)和細(xì)網(wǎng)格(18)，粗網(wǎng)格(17)、細(xì)網(wǎng)格(18)和底板(21)固定在底肋(20)、側(cè)肋(16)、頂肋(23)和環(huán)向肋(22)上，粗網(wǎng)格(17)和細(xì)網(wǎng)格(18)與底板(21)間用壓條(33)和連接螺栓(34)連接形成封閉的箱體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水質(zhì)改善裝置，其特征是所述粗網(wǎng)格(17)和細(xì)網(wǎng)格(18)是用金屬絲編成的網(wǎng)，細(xì)網(wǎng)格的孔徑尺寸應(yīng)小于活性的粒徑，采用2mm的網(wǎng)孔尺寸，其網(wǎng)絲直徑和孔眼尺寸大于細(xì)網(wǎng)格。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水體混合充氧與活性炭吸附組合的揚(yáng)水曝氣強(qiáng)化活性炭吸附水中污染物的水源水質(zhì)改善裝置，它包括揚(yáng)水曝氣器(4)、布?xì)庀到y(tǒng)(28)，所述揚(yáng)水曝氣器(4)通過(guò)布?xì)庀到y(tǒng)(28)連接有活性炭吸附裝置(27)，活性炭吸附裝置(27)裝有活性炭(19)。本發(fā)明揚(yáng)水曝氣器利用壓縮空氣將下層水體提升到表層，形成水體循環(huán)混合，將污染水體輸送并分布到活性炭區(qū)，污染物被活性炭吸附去除。揚(yáng)水曝氣器同時(shí)向水體充氧。布?xì)庀到y(tǒng)將揚(yáng)水曝氣器的尾氣收集并分布到活性炭區(qū)，使活性炭懸浮流化，以便水體流過(guò)活性炭區(qū)并與之充分接觸。本發(fā)明用于混合水庫(kù)或湖泊上下水層，向水體充氧，去除水中高濃度污染物，降低水的色度和嗅味，解決水源水庫(kù)高強(qiáng)度或突發(fā)性污染的水質(zhì)原位修復(fù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)C02F1/28GK101037276SQ200710017589
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者黃廷林, 叢海兵 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)