本實用新型涉及一種水體充氧設(shè)備,尤其涉及一種自然水體與水生養(yǎng)殖水體充氧、攪拌用軟管微孔曝氣器。

背景技術(shù)：

曝氣系統(tǒng)總體上可分為鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣兩大類。其作用是向所需要的水體提供空氣以提高該水體中溶解氧的含量，保證水生生物、水生動植物以及微生物正常生長、代謝以及分解水體當(dāng)中的有機(jī)污染物質(zhì)并起混合攪拌作用。其中鼓風(fēng)曝氣方式中的曝氣器是空氣擴(kuò)散器，壓縮空氣經(jīng)管道送入空氣擴(kuò)散器形成氣泡釋放。在水中，通過氣泡破裂分散進(jìn)入水體并使空氣泡中的氧迅速擴(kuò)散轉(zhuǎn)移到水中形成溶解氧。根據(jù)擴(kuò)散氣泡的大小可將曝氣器分為大氣泡、中氣泡、小氣泡以及微氣泡(Φ200μm以下)4種。其中微氣泡曝氣器具有充氧性能優(yōu)良、氧利用率和動力效率高、混合攪拌效果好的特點。但鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備相對復(fù)雜、造價高，且曝氣器需要固定安裝，目前多運用于污水處理行業(yè)及化工工業(yè)，只有少量的水生養(yǎng)殖與水生物孵化育苗企業(yè)使用鼓風(fēng)曝氣。機(jī)械曝氣系統(tǒng)的設(shè)備有多種形式，靠旋漿將空氣攪入水體實現(xiàn)充氧，可自由在水中移動充氧的設(shè)備尤以浮筒式機(jī)械表面曝氣機(jī)為代表，該表曝機(jī)因安裝、移動方便、造價低，目前是自然水體與水生養(yǎng)殖農(nóng)戶使用最多的設(shè)備。機(jī)械曝氣系統(tǒng)尤其是表面機(jī)械曝氣設(shè)備最大的問題是氣泡大、與水體接觸路徑短、氣體釋放快。因此充氧效率和動力效率低下，能耗高、不經(jīng)濟(jì)。同時，因電機(jī)裸露且接近水面，電纜長且隨曝氣設(shè)備的安置位置在水面或水下敷設(shè)，極易產(chǎn)生人身觸電和電機(jī)及電纜對水體和地產(chǎn)生漏放電事故，安全風(fēng)險大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的主要目的在于針對上述表面機(jī)械曝氣設(shè)備存在的問題，提 供出一種能夠運用微孔曝氣原理提高充氧性能且結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、充氧效率高、便于自由移動安裝更換以及節(jié)能安全的自然水體與水生養(yǎng)殖水體充氧、攪拌用軟管微孔曝氣器。

本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種自然水體與水生養(yǎng)殖水體充氧、攪拌用軟管微孔曝氣器，其特征在于包括軟管微孔曝氣器主體及附著其上使其沉入所述水體底部的配重物，所述軟管微孔曝氣器主體是由若干軟管微孔曝氣單元串接構(gòu)成，所述軟管微孔曝氣單元設(shè)有一根主送氣軟管，沿所述主送氣軟管長度方向在管壁上均布設(shè)置若干閥孔，在所述閥孔上密封安裝單向分氣閥，在各單向分氣閥外側(cè)套裝其套筒壁上均布若干微孔的柔性微孔薄膜套筒，在所述柔性微孔薄膜套筒外側(cè)套裝柔性網(wǎng)狀護(hù)套，所述柔性微孔薄膜套筒與柔性網(wǎng)狀護(hù)套的兩端分別通過鎖緊套密封安裝在主送氣軟管上，形成基于單向分氣閥的微孔曝氣頭；在所述主送氣軟管兩端固連用于軟管微孔曝氣單元串接的快速接頭的管端件。

所述單向分氣閥是由頂?shù)淄ㄍ傅膱A筒形閥體和從其頂部插入圓筒中并可上下浮動的蘑菇狀活塞構(gòu)成，所述圓筒形閥體頂部帶有環(huán)周外緣，所述環(huán)周外緣頂面與蘑菇狀活塞的頂面圓滑連接形成外凸曲面，所述圓筒形閥體以靜配合插入所述閥孔中，并通過其環(huán)周外緣定位在所述主送氣軟管上；所述主送氣軟管內(nèi)徑為25-60mm，所述圓筒形閥體內(nèi)徑是所述主送氣軟管內(nèi)徑的1/30～1/20。

在所述圓筒形閥體外側(cè)環(huán)周設(shè)有多個倒鋸齒截面的環(huán)形卡棱。

所述柔性微孔薄膜套筒上的微孔直徑為0.12-0.18mm，微孔間距為4-8mm，柔性微孔薄膜套筒壁厚為0.2-0.5mm，其材質(zhì)為橡膠或塑料，柔性微孔薄膜套筒與主送氣軟管間的間隙為5-10mm。

所述柔性網(wǎng)狀護(hù)套采用尼龍或塑料編織網(wǎng)。

所述鎖緊套采用尼龍綁扣。

所述配重物為一根鐵鏈，所述鐵鏈與所述軟管微孔曝氣器主體平行靠攏設(shè)置，并通過若干卡箍固定為一體。

在所述主送氣軟管管壁上開設(shè)3-6個閥孔，相鄰閥孔的間距為0.6-1.2m， 主送氣軟管采用高壓橡膠管或鋼絲膠管。

本實用新型的有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)比：⑴采用主送氣軟管、多個單向分氣閥、柔性微孔薄膜套筒、柔性網(wǎng)狀護(hù)套、鎖緊套及快速接頭即構(gòu)成一個軟管微孔曝氣器單元，若干軟管微孔曝氣器單元串接再加上使其沉入水底的配重物即實現(xiàn)水體的底部微氣泡曝氣的效果，結(jié)構(gòu)簡單易于加工，尤其，單向分氣閥結(jié)構(gòu)簡易；柔性微孔薄膜套筒的厚度在0.5毫米以下，提高性能降低成本；采用的材料和構(gòu)件，如網(wǎng)狀護(hù)套為尼龍或塑料繩編織網(wǎng)，鎖緊套采用尼龍綁扣，以及連接用的快速接頭均為市場易得、價格低廉且結(jié)實耐用的器材，降低制作和使用成本，并降低運行維護(hù)成本，整個裝置結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉。

⑵由于設(shè)置在水底，實行微氣泡曝氣，柔性微孔薄膜套筒是決定系統(tǒng)的充氧效率和能耗的核心部件，采用厚度0.5毫米以下的柔性微孔薄膜顯著提高微氣泡在一定風(fēng)壓下的釋放效率，實現(xiàn)充氧效率高、降低曝氣系統(tǒng)能耗的效果。

⑶根據(jù)需曝氣水體的面積、形狀，通過連接主送氣軟管兩端的快速接頭，相互連接起若干段微孔曝氣器單元，即可非常便捷的組合成一根由若干個軟管微孔曝氣器單元組成、適合水體曝氣長度的軟管微孔曝氣器主體。每根軟管微孔曝氣器主體通過附加可以使其沉入水底的配重物，如鐵鏈等，就可非常方便的將其布置到水體的適當(dāng)位置，可隨意移動，實現(xiàn)自由、便捷、安全的布管?？焖俳宇^的應(yīng)用可以方便的使布管形式多樣化，即單根軟管微孔曝氣器、平行多根軟管微孔曝氣器以及互為通氣回路的網(wǎng)絡(luò)布管軟管微孔曝氣器等，方便使用者的選擇；亦可根據(jù)需要，將足夠長度的軟管微孔曝氣器主體的主送氣軟管快速分拆成短管形式，便于移動再安裝和運輸、儲藏。快速接頭還可以便捷的完成主送氣軟管一端的封堵以及與空壓設(shè)備的安裝與拆卸。

⑷與現(xiàn)有技術(shù)比，本實用新型連接的空氣壓縮機(jī)是安裝在遠(yuǎn)離水體的地面，電纜也不與水體接觸，氣體通過分配管傳送，因此可有效避免漏放電事故，操作安全。

綜上所述，本實用新型提供了一種簡單適用，充氧效率高、能耗低，經(jīng)濟(jì)、安全的軟管微孔曝氣器，從根本上解決了現(xiàn)有技術(shù)中表面機(jī)械曝氣設(shè)備充氧性能差，能耗高、不經(jīng)濟(jì)和安全風(fēng)險大的問題。是一種非常適用于自然水體與水生養(yǎng)殖水體充氧的替代裝置。

附圖說明

圖1是本實用新型的主視結(jié)構(gòu)局部示意圖；

圖2是軟管微孔曝氣器主體的局部剖視圖；

圖3是單向分氣閥結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3單向分氣閥的剖視圖；

圖5是本實用新型的應(yīng)用主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5中的I放大圖；

圖7是本實用新型的應(yīng)用俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：A軟管微孔曝氣器主體，A1-A3軟管微孔曝氣器單元，A11、A14微孔曝氣頭，B配重物，1主送氣軟管,11閥孔，2柔性網(wǎng)狀護(hù)套，3鎖緊套，4快速接頭，41管端件，42絲對，5單向分氣閥，51活塞，52圓筒形閥體，53環(huán)周外緣，54環(huán)形卡棱，6柔性微孔薄膜套筒，7箍環(huán)，8空氣壓縮機(jī)，9分配管，10養(yǎng)殖水池。

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型詳細(xì)說明。

具體實施方式

圖1～圖4示出一種自然水體與水生養(yǎng)殖水體充氧、攪拌用軟管微孔曝氣器，其特征在于包括軟管微孔曝氣器主體A及附著其上使其沉入所述水體底部的配重物B，所述軟管微孔曝氣器主體A是由若干軟管微孔曝氣器單元A1、A2、A3等串接構(gòu)成，所述軟管微孔曝氣器單元設(shè)有一根主送氣軟管1，沿所述主送氣軟管1的長度方向在管壁上均布設(shè)置若干閥孔11，在實際制作中，所述主送氣軟管1采用高壓橡膠管或鋼絲膠管，因此具有較高耐受內(nèi)外壓力的強度并具有一定的柔韌性、可以適度彎曲。在主送氣軟管管壁上開設(shè)3-6個閥孔，相鄰閥孔的間距為0.6-1.2m。本例中設(shè)置4個閥孔11，相鄰閥孔的間距為0.9m。在所述閥孔11上密封安裝單向分氣閥5，在各單向分氣閥外側(cè) 套裝其套筒壁上均布若干微孔的柔性微孔薄膜套筒6，在所述柔性微孔薄膜套筒6外側(cè)套裝柔性網(wǎng)狀護(hù)套2，所述柔性微孔薄膜套筒6與柔性網(wǎng)狀護(hù)套2的兩端分別通過鎖緊套3密封安裝在主送氣軟管1上，形成基于單向分氣閥的微孔曝氣頭，由于設(shè)置4個閥孔11，因此在主送氣軟管上形成4個微孔曝氣頭A11-A14(A12-A13圖中省略)。

所述柔性微孔薄膜套筒6上的微孔直徑為0.12-0.18mm，微孔間距為4-8mm，柔性微孔薄膜套筒壁厚為0.2-0.5mm，柔性微孔薄膜套筒6與主送氣軟管1間的間隙為5-10mm，其材質(zhì)為橡膠或塑料，如可采用彈性、韌性優(yōu)良的丁腈、氯丁、硅橡膠、聚乙烯塑料或聚氯乙烯塑料等。所述柔性網(wǎng)狀護(hù)套2采用尼龍或塑料編織網(wǎng)；所述鎖緊套3采用市售尼龍綁扣。具體加工時，柔性微孔薄膜套筒6與柔性網(wǎng)狀護(hù)套2長度相同，因此其兩端可同時采用尼龍綁扣密封緊固在主送氣軟管1上。此時，柔性微孔薄膜套筒6與主送氣軟管1及單向分氣閥5的組合，再加上防護(hù)性柔性網(wǎng)狀護(hù)套2，形成一個典型的微孔曝氣頭。柔性微孔薄膜套筒6在主送氣軟管通過單向分氣閥供氣時發(fā)生膨脹形成氣囊，氣囊內(nèi)的壓縮空氣通過微孔以微氣泡形式釋放至水體起到微氣泡曝氣的功能。在供氣停止后，氣囊收縮，微孔關(guān)閉，可適度起到減壓和封閉水回流的作用。采用厚度0.5毫米以下的柔性微孔薄膜顯著提高微氣泡在一定風(fēng)壓下的釋放效率，實現(xiàn)充氧效率高、降低曝氣系統(tǒng)能耗的效果。

在所述主送氣軟管1兩端固連用于軟管微孔曝氣器單元串接的快速接頭4的管端件41?？焖俳宇^4采用了市售高壓油管用快速接頭，由兩個螺紋管端件41和連接這兩個螺紋管端件的絲對42構(gòu)成。使用時，一根主送氣軟管的兩端分別連接一個管端件41，然后通過旋轉(zhuǎn)兩端均為螺桿的絲對41，使兩根主送氣軟管緊固連接起來。通過快速接頭，可以便捷的將若干軟管微孔曝氣器單元，如圖中示出的軟管微孔曝氣器單元A1、A2、A3等連接成曝氣區(qū)域所需要的足夠長度的軟管微孔曝氣器主體A。并對應(yīng)選擇合適的配重物B。

所述單向分氣閥5是由頂?shù)淄ㄍ傅膱A筒形閥體52和從其頂部插入圓筒中并可上下浮動的蘑菇狀活塞51構(gòu)成，所述圓筒形閥體52頂部帶有環(huán)周外緣53，所述環(huán)周外緣53頂面與蘑菇狀活塞51的頂面圓滑連接形成外凸曲面， 所述圓筒形閥體52以靜配合插入所述閥孔11中，并通過其環(huán)周外緣53定位在所述主送氣軟管1上；所述主送氣軟管1的內(nèi)徑為25-60mm，所述圓筒形閥體52的內(nèi)徑是所述主送氣軟管1的內(nèi)徑的1/30～1/20。

在所述圓筒形閥體54外側(cè)環(huán)周設(shè)有多個倒鋸齒截面的環(huán)形卡棱54，這樣可使單向分氣閥5在閥孔11中的固定更加牢固。

所述配重物采用一根鐵鏈B，所述鐵鏈B與所述軟管微孔曝氣器主體A平行靠攏設(shè)置，并通過若干卡箍9與軟管微孔曝氣器主體A固定為一體。在實際應(yīng)用中，根據(jù)現(xiàn)場使用狀況，配重物可以采取不同結(jié)構(gòu)形式及不同的連接方式，如也可采用均布的配重塊等，只要依靠其自身重量，可以使軟管微孔曝氣器主體沉入水底即可。

本實用新型的應(yīng)用及工作原理：

本實用新型可以安裝在自然水體中，也可以安裝在人工的坑塘或功能性的曝氣池中。可根據(jù)水體面積、深度、水質(zhì)、改善要求等，依據(jù)軟管微孔曝氣器的服務(wù)面積、輸送能力等相關(guān)參數(shù)選擇所需規(guī)格的軟管微孔曝氣器和安裝長度，同時選擇適用的空氣壓縮機(jī)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場組裝。

圖5-7是本實用新型的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。在實際應(yīng)用中，根據(jù)曝氣區(qū)域所需要的長度，由若干軟管微孔曝氣器單元通過快速接頭4串接構(gòu)成軟管微孔曝氣器主體A；再將配重物B附加其上，即將鐵鏈B通過若干卡箍9與軟管微孔曝氣器主體A固定為一體。根據(jù)現(xiàn)場狀況，可采用單根軟管微孔曝氣器、平行多根軟管微孔曝氣器以及互為通氣回路的網(wǎng)絡(luò)布管軟管微孔曝氣器多種布管形式。

本應(yīng)用例中，采用了三根上述微孔曝氣器并行設(shè)置在養(yǎng)殖水池10中，并通過分配管9連至空氣壓縮機(jī)8。軟管微孔曝氣器主體A是由9根軟管微孔曝氣器單元A1-A9(A4-A9圖中省略)串接構(gòu)成，長度為45m。在每根軟管微孔曝氣器單元的主送氣軟管1的管壁上有4個微孔曝氣頭A11-A14(A12-A13圖中省略)。主送氣軟管采用高壓橡膠管，內(nèi)徑為50mm。圓筒形閥體內(nèi)徑為2mm。柔性微孔薄膜套筒6上的微孔直徑為0.15mm，微孔間距為6mm，柔性微孔薄膜套筒壁厚為0.35mm，柔性微孔薄膜套筒與主送氣軟管間的間隙為7mm，柔 性微孔薄膜套筒的材質(zhì)為硅橡膠。三根微孔曝氣器按間隔10m平行置于長60m、寬50m(約4.5畝)水深約2.2m的養(yǎng)殖水池10中，通過功率為2.2KW、風(fēng)壓24.5KPa的空氣壓縮機(jī)供氣。

工作時，通過空氣壓縮機(jī)8的運轉(zhuǎn)，壓縮空氣經(jīng)分配管9的分配輸送到每根軟管微孔曝氣器主體A的主送氣軟管1中。此時，在壓縮空氣的作用下，單向分氣閥5中的活塞51被頂起，壓縮空氣得以進(jìn)入主送氣軟管1與柔性微孔薄膜套筒6之間的間隙中。壓縮空氣可以使柔性微孔薄膜套筒膨脹，從而使該套筒上的微孔自動張開，壓縮空氣經(jīng)過柔性微孔薄膜套筒上的微孔形成微氣泡進(jìn)入水體中從而增加了水體中的溶解氧值，達(dá)到了向水體中充氧的目的。由于單向分氣閥圓筒形閥體52內(nèi)徑是主送氣軟管1內(nèi)徑的1/25，其通氣腔體截面積遠(yuǎn)小于主送氣軟管截面積，因此具有限流功能，可以有效控制每個單向分氣閥的出氣量，這樣就可以使一根主送氣軟管管道上的各個出氣點的氣囊出氣量相等，實現(xiàn)壓縮空氣在長距離管道傳輸和均勻布?xì)狻?/p>

關(guān)閉空氣壓縮機(jī)后，活塞51閉合，由于失去了壓縮空氣的支持，在水壓的作用下柔性微孔薄膜套筒6收縮，單向分氣閥5中的活塞51落回原處堵塞閥孔11，進(jìn)一步防止水的倒灌，以此保證空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的安全。

柔性網(wǎng)狀護(hù)套2采用尼龍編織網(wǎng)，有一定的機(jī)械強度，具有耐磨性及彈性，起到防護(hù)易損的柔性微孔薄膜套筒在布管、運輸、安裝時由于外力至損的作用，同時可以防止氣囊過度膨脹而破損。

快速接頭4采用了市售高壓油管用快速接頭。使用時，一根主送氣軟管的兩端分別連接一個管端件41，然后通過旋轉(zhuǎn)兩端均為螺桿的絲對41，使兩根主送氣軟管緊固連接起來。通過快速接頭，可以便捷的將上述9根軟管微孔曝氣器單元A1-A9連接成曝氣區(qū)域所需要的足夠長度的軟管微孔曝氣器主體A。同理，亦可根據(jù)需要，將該軟管微孔曝氣器主體的主送氣軟管快速分拆成短管形式，便于移動再安裝和運輸、儲藏。快速接頭還可以便捷的完成主送氣軟管一端的封堵以及與空壓設(shè)備的安裝與拆卸。

應(yīng)用效果

依據(jù)《微孔曝氣器清水氧傳質(zhì)性能測定》(CJ/T 475-2015)以及《環(huán)境保護(hù) 產(chǎn)品技術(shù)要求中、微孔曝氣器》(HJ/T252-2006)技術(shù)要求，在水深6m、服務(wù)面積0.5m²、標(biāo)準(zhǔn)氣量1.5Nm³/h、氣壓0.0658Mpa、水溫28.1℃～28.5℃、氣溫28℃條件下進(jìn)行清水測試，上述自然水體與水生養(yǎng)殖水體充氧、攪拌用軟管微孔曝氣器的性能參數(shù)達(dá)到：充氧能力0.127Kg/h、氧利用率30.3％、理論動力效率7.49Kg/KWh。

觀察養(yǎng)殖水池10的水體溶解氧濃度變化與池中放養(yǎng)魚類活動、進(jìn)食情況變化；同時，設(shè)置另一相鄰的相同面積、水深、且放養(yǎng)魚類品種數(shù)量一致的對比池(未示出)，其中分點設(shè)置四臺各為0.55KW，總裝機(jī)量同為2.2KW的傳統(tǒng)浮筒表曝機(jī)進(jìn)行充氧，通過比較兩養(yǎng)殖水池充氧效果可知：1、兩池同時開始曝氣，10分鐘后目測觀察發(fā)現(xiàn):養(yǎng)殖水池10所有曝氣頭出氣、翻花平穩(wěn)、均勻，全池未發(fā)現(xiàn)曝氣死角。水體充斥肉眼可見微小氣泡，未發(fā)現(xiàn)大氣泡在水面崩裂釋放的現(xiàn)象。對比池只有4點位充氧機(jī)半徑約3m范圍內(nèi)的劇烈翻花。肉眼可見幾乎全部是大氣泡在水面崩裂釋放的現(xiàn)象。2、養(yǎng)殖水池10曝氣25分鐘后，溶解氧由4.6mg/L提升至7.5mg/L。對比池則需要45分鐘；3、兩池同時曝氣45分鐘后，各自在均勻分布的9個點位分別測量池水溶解氧含量，發(fā)現(xiàn)：養(yǎng)殖水池10的9個點位均為7.5mg/L，對比池只有臨近充氧機(jī)的4個點位為7.5mg/L，其它5個點位各自不同，但均低于5.5mg/L；4、兩池分別曝氣60分鐘后停曝，養(yǎng)殖水池10溶解氧由7.5mg/L經(jīng)過3小時后降至5.0mg/L，對比池1小時后降至5.0mg/L；5、經(jīng)夏季65天以放養(yǎng)魚類是否正常進(jìn)食以及炎熱、低壓天氣不致池魚缺氧浮頭為特征，適時進(jìn)行曝氣作業(yè)的對比運行，養(yǎng)殖水池10僅為對比池開機(jī)曝氣時間的1/3，兩池在對比期間均未發(fā)生缺氧死魚情況，但對比池魚經(jīng)常出現(xiàn)浮頭，進(jìn)食活躍程度遠(yuǎn)低于養(yǎng)殖水池10。上述實驗表明：本實用新型充分發(fā)揮了微孔曝氣對自然水體充氧的效率優(yōu)勢，節(jié)能效果突出?？捎行Ы鉀Q機(jī)械曝氣系統(tǒng)尤其是表面機(jī)械曝氣設(shè)備充氧性能差、能耗高、不安全的問題。

以上所述，僅是本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并非對本實用新型的結(jié)構(gòu)和形狀作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。