一种气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统

1.一种气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，包括气提式深井主体装置(1)，所述的气提式深井主体装置(1)包括外井(101)和通过肋板(103)同轴固定安装在外井(101)内的内井(102)，内井(102)和外井(101)之间的腔体为过水区(104)；所述的外井(101)顶端开放底端封闭，所述的内井(102)的顶端和底端均开放，内井(102)的顶端高出外井(101)的顶端；
还包括曝气机构(5)和出水机构(6)；
还包括扬水曝气器(8)，所述的扬水曝气器(8)中包括扬水曝气器进气管(801)；
其特征在于：
还包括气室机构(3)，所述的气室机构(3)包括固定安装在内井(102)顶端的气室(301)，气室(301)封闭式包围内井(102)开放的顶端，气室(301)的上部开设有排气口(302)，气室(301)的下部开设有排水口(303)，排水口(303)与所述的出水机构(6)相连；
还包括气体回收机构(4)，所述的气体回收机构包括与排气口(302)相连的气体回收管(401)；气体回收管(401)与所述的扬水曝气器进气管(801)相连；
还包括供气机构(7)，所述的供气机构(7)包括空气压缩机(701)，空气压缩机(701)通过压力罐(702)与供气主管(703)相连，供气主管(703)分别与气提式深井供气支管(704)的一端和扬水曝气器供气支管(705)的一端相连，气提式深井供气支管(704)的另一端与所述的曝气机构(5)相连，扬水曝气器供气支管(705)的另一端与所述的扬水曝气器进气管(801)相连。
2.如权利要求1所述的气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，其特征在于，所述的气室(301)上还设置有安全阀(304)和压力表(305)。
3.如权利要求1所述的气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，其特征在于，所述的气室(301)为圆柱形空腔结构，所述的内井(102)开放的顶端端面高于气室(301)的底面。
4.如权利要求1所述的气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，其特征在于，所述的气体回收管(401)上沿着气流方向依次设置有第一流量调节阀(402)和Y型过滤器(403)。
5.如权利要求1所述的气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，其特征在于，所述的气提式深井供气支管(704)上设置有第二流量调节阀(706)，所述的扬水曝气器供气支管(705)上沿着气流方向依次设置有第三流量调节阀(707)和单向阀(708)。
6.如权利要求1所述的气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，其特征在于，还包括进水水位调节机构(2)，所述的进水水位调节机构(2)包括进水喇叭口(201)，进水喇叭口(201)的底端与调节筒(202)的顶端同轴固定连通，调节筒(202)的底端开放，调节筒(202)套装在外井(101)内且能够相对于外井(101)上下滑动；调节筒(202)的底端高于内井(102)的底端，进水喇叭口(201)通过链条(203)连接有多个浮子(204)，使得进水水位调节机构(2)能够随水位上下移动。
7.如权利要求1所述的气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，其特征在于，所述的曝气机构(5)包括一端与气提式深井供气支管(704)的另一端相连的进气管道(501)，进气管道(501)固定在内井(102)的外壁上，进气管道(501)的另一端从内井(102)开放的底端进入内井(102)内部并且与设置在内井(102)内部的微孔曝气器(502)相连。
8.如权利要求1所述的气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，其特征在于，所述的出水机构(6)包括出水软管(601)，出水软管(601)与排水口(303)相连通，出水软管(601)上设置有多个坠块(602)。
9.如权利要求8所述的气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，其特征在于，所述的出水软管(601)为一条以上软管。

一种气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于水处理技术领域，涉及水处理装置，具体涉及一种气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统。\n背景技术\n[0002] 我国拥有大量的湖泊水库，且随着人居环境质量的提高，景观水体数量也随之增加。许多湖库及景观水体的水深较浅，水体流动更新慢，紊动强度较低，属于典型的浅层滞缓流水体。这类水体由于水流速度低，入流携带的污染物易在湖库底部沉积，造成沉积物营养盐水平逐渐提高。由于沉积物氮磷营养盐水平高于水体，在底部水体厌氧以及风生浪、船生浪引起沉积物再悬浮的作用下，沉积物中营养盐会大量释放进入水体，造成水体富营养化并为藻类爆发提供充足的物质条件。此外，水深较浅使得整个水体接受光照较强是浅层滞缓流水体藻类爆发的另一重要，藻类生长不存在光限制的情况。\n[0003] 藻类爆发作为水体富营养化最直观的表象，对水质及水体功能具有严重影响。藻类爆发期水体生态平衡受到破坏导致大量水生动物死亡，腐烂分解的动植物残体成为沉积物的一部分，加重了沉积物污染水平；高藻水进入水厂后还会影响水厂的正常运行，造成混凝投药量增加、滤池堵塞、反冲洗周期缩短，反冲洗用水量增加、出厂水消毒副产物增加等一系列问题；此外，部分藻类会释放嗅味物质，使水体感官性状急剧恶化。\n[0004] 在外源污染已得到基本控制的情况下，国内外水体富营养化控制技术方法主要为内源污染控制与直接控藻。内源污染控制包括引水冲污、底泥疏浚、底泥钝化和生物修复，引水冲污和底泥疏浚需要大量优质水源，成本较高；底泥钝化因污染物依然存在于沉积物中，有再次释放的风险；生物修复在实际应用中的活性保持和环境适应性问题有待解决。直接控藻技术方法包括以超声除藻、遮光除藻为代表的物理除藻法，以投加杀藻剂使藻细胞衰亡裂解为代表的化学除藻法，以投放鱼类和种植水生植物为代表的生物法。这些除藻方法因存在成本较高、有潜在生态安全隐患或效果有限等原因并未在实际生产中大规模应用。同时，当下技术只针对藻类控制或只针对内源污染控制，并未实现水体富营养化的标本兼治。\n[0005] 现有技术中公开了一种浅层滞缓流水体气提式深井增压控藻与除污染设备，一种气泡切割生物接触氧化强化扬水曝气水质改善装置。一种浅层滞缓流水体气提式深井增压控藻与处污染设备利用深井的压力作用使蓝藻气囊破裂失去上浮能力，并通过将设备出水回流至水体，加强了水体紊动强度，能有效控制藻类爆发，但不具有削减内源污染的作用。\n一种气泡切割生物接触氧化强化扬水曝气水质改善装置能在混合充氧的同时使富氧水与生物接触氧化装置接触，可有效降低水体中氮、磷营养盐和浓度有机污染物含量，从根本上解决水体富营养化的问题。因浅层滞缓流水体水深较浅，一种气泡切割生物接触氧化强化扬水曝气水质改善装置所产生的水体混合除藻效果有限。\n发明内容\n[0006] 针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，解决现有技术中的水质改善系统难以在低成本基础上实现标本兼治的技术问题。\n[0007] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：\n[0008] 一种气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，包括气提式深井主体装置，所述的气提式深井主体装置包括外井和通过肋板同轴固定安装在外井内的内井，内井和外井之间的腔体为过水区；所述的外井顶端开放底端封闭，所述的内井的顶端和底端均开放，内井的顶端高出外井的顶端；\n[0009] 还包括曝气机构和出水机构；\n[0010] 还包括扬水曝气器，所述的扬水曝气器中包括扬水曝气器进气管；\n[0011] 还包括气室机构，所述的气室机构包括固定安装在内井顶端的气室，气室封闭式包围内井开放的顶端，气室的上部开设有排气口，气室的下部开设有排水口，排水口与所述的出水机构相连；\n[0012] 还包括气体回收机构，所述的气体回收机构包括与排气口相连的气体回收管；气体回收管与所述的扬水曝气器进气管相连；\n[0013] 还包括供气机构，所述的供气机构包括空气压缩机，空气压缩机通过压力罐与供气主管相连，供气主管分别与气提式深井供气支管的一端和扬水曝气器供气支管的一端相连，气提式深井供气支管的另一端与所述的曝气机构相连，扬水曝气器供气支管的另一端与所述的扬水曝气器进气管相连。\n[0014] 本实用新型还具有如下技术特征：\n[0015] 所述的气室上还设置有安全阀和压力表。\n[0016] 所述的气室为圆柱形空腔结构，所述的内井开放的顶端端面高于气室的底面。\n[0017] 所述的气体回收管上沿着气流方向依次设置有第一流量调节阀和Y型过滤器。\n[0018] 所述的气提式深井供气支管上设置有第二流量调节阀，所述的扬水曝气器供气支管上沿着气流方向依次设置有第三流量调节阀和单向阀。\n[0019] 还包括进水水位调节机构，所述的进水水位调节机构包括进水喇叭口，进水喇叭口的底端与调节筒的顶端同轴固定连通，调节筒的底端开放，调节筒套装在外井内且能够相对于外井上下滑动；调节筒的底端高于内井的底端，进水喇叭口通过链条连接有多个浮子，使得进水水位调节机构能够随水位上下移动。\n[0020] 所述的曝气机构包括一端与气提式深井供气支管的另一端相连的进气管道，进气管道固定在内井的外壁上，进气管道的另一端从内井开放的底端进入内井内部并且与设置在内井内部的微孔曝气器相连。\n[0021] 所述的出水机构包括出水软管，出水软管与排水口相连通，出水软管上设置有多个坠块。\n[0022] 所述的出水软管为一条以上软管。\n[0023] 本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：\n[0024] (Ⅰ)本实用新型将气提式深井与扬水曝气器耦合使用，在控藻同时实现水体氮磷营养盐与有机物污染物的削减，实现对水体富氧氧化的标本兼治，同时气提式深井排气被再次利用作为扬水曝气器进气，实现了运行成本的下降。\n[0025] (Ⅱ)本实用新型中将气提式深井与扬水曝气装置耦合使用，在控藻的同时从根本上解决水体富营养化问题。\n[0026] (Ⅲ)气提式深井所排气体可作为扬水曝气器进气被再次利用，生扬水曝气器也可由空压机直接供气，运行成本低。\n[0027] (Ⅳ)本实用新型可应用于各类存在富营养化藻类爆发的湖泊、水库与景观水体，适用性强。\n附图说明\n[0028] 图1是气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统的整体结构示意图。\n[0029] 图2是出水机构的结构示意图。\n[0030] 图中各个标号的含义为：1‑气提式深井主体装置，2‑进水水位调节机构，3‑气室机构，4‑气体回收机构，5‑曝气机构，6‑出水机构，7‑供气机构，8‑扬水曝气器；\n[0031] 101‑外井，102‑内井，103‑肋板，104‑过水区；\n[0032] 201‑进水喇叭口，203‑调节筒，203‑链条，204‑浮子；\n[0033] 301‑气室，302‑排气口，303‑排水口，304‑安全阀，305‑压力表；\n[0034] 401‑气体回收管，402‑流量调节阀，403‑Y型过滤器；\n[0035] 501‑进气管道，502‑微孔曝气器；\n[0036] 601‑出水软管，602‑坠块；\n[0037] 701‑空气压缩机，702‑压力罐，703‑供气主管，704‑气提式深井供气支管，705‑扬水曝气器供气支管，706‑第二流量调节阀，707‑第三流量调节阀，708‑单向阀；\n[0038] 801‑扬水曝气器进气管。\n[0039] 以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。\n具体实施方式\n[0040] 本实用新型通过将高藻水通入气提式深井加压设备，在保证藻细胞完整的情况下使胞内气囊破裂失去上浮能力，同时将设备出水通入水体底部抑制藻细胞在光照条件下的生长恢复作用进而实现对藻类爆发的控制。扬水曝气装置一方面能通过混合充氧作用抑制沉积物内源污染的释放，另一方面通过富氧水体与顶部填料仓内高效好氧反硝化脱氮系统的循环接触，实现对水体氮磷营养盐的削减。此外，气提式深井增压设备所排气体可再次被生物耦合扬水曝气装置利用，降低了运行成本。一种气提式深井耦合扬水曝气器的原位水质改善系统和方法从降低营养盐水平和控制藻类繁殖两方面入手，在控藻的同时降低了水体氮磷污染物浓度，最终实现水体富营养化的治理。\n[0041] 需要说明的是，本实用新型中的所有设备和部件，如无特殊说明，全部均采用现有技术中已知的设备和部件。\n[0042] 以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。\n[0043] 实施例：\n[0044] 本实施例给出一种气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统，如图1和图2所示，包括气提式深井主体装置1，气提式深井主体装置1包括外井101和通过肋板103同轴固定安装在外井101内的内井102，内井102和外井103之间的腔体为过水区104；外井101顶端开放底端封闭，内井102的顶端和底端均开放，内井102的顶端高出外井101的顶端；\n[0045] 还包括进水水位调节机构2，进水水位调节机构2包括进水喇叭口201，进水喇叭口\n201的底端与调节筒202的顶端同轴固定连通，调节筒202的底端开放，调节筒202套装在外井101内且能够相对于外井101上下滑动；调节筒202的底端高于内井102的底端，进水喇叭口201通过链条203连接有多个浮子204，使得进水水位调节机构2能够随水位上下移动。\n[0046] 还包括气室机构3，气室机构3包括固定安装在内井102顶端的气室301，气室301封闭式包围内井102开放的顶端，气室301的上部开设有排气口302，气室301的下部开设有排水口303，排水口303与出水机构6相连。\n[0047] 还包括气体回收机构4，气体回收机构包括与排气口302相连的气体回收管401；气体回收管401与扬水曝气器进气管801相连。\n[0048] 还包括曝气机构5，曝气机构5包括一端与气提式深井供气支管704的另一端相连的进气管道501，进气管道501固定在内井102的外壁上，进气管道501的另一端从内井102开放的底端进入内井102内部并且与设置在内井102内部的微孔曝气器502相连。\n[0049] 还包括出水机构6，出水机构6包括出水软管601，出水软管601与排水口303相连通，出水软管601上设置有多个坠块。\n[0050] 还包括供气机构7，供气机构7包括空气压缩机701，空气压缩机701通过压力罐702与供气主管703相连，供气主管703分别与气提式深井供气支管704的一端和扬水曝气器供气支管705的一端相连，气提式深井供气支管704的另一端与曝气机构5相连，扬水曝气器供气支管705的另一端与扬水曝气器进气管801相连。\n[0051] 还包括扬水曝气器8，扬水曝气器8中包括扬水曝气器进气管801。\n[0052] 本实施例中，扬水曝气器8采用本领域已知的扬水曝气器。\n[0053] 作为本实施例的一种优选方案，浮子204选用环形浮子。\n[0054] 作为本实施例的一种优选方案，气室301上还设置有安全阀304和压力表305。安全阀304用以保证设备结构安全，压力表305用以观察气室301内压力变化，便于外排气体气量的控制。\n[0055] 作为本实施例的一种优选方案，气室301为圆柱形空腔结构，内井102开放的顶端端面高于气室301的底面，便于气水分离。\n[0056] 作为本实施例的一种优选方案，气体回收管401上沿着气流方向依次设置有第一流量调节阀402和Y型过滤器403。通过第一流量调节阀402的控制实现气室301内气压的稳定，再经Y型过滤器403拦截气体中浮渣。\n[0057] 作为本实施例的一种优选方案，气提式深井供气支管704上设置有第二流量调节阀706，扬水曝气器供气支管705上沿着气流方向依次设置有第三流量调节阀707和单向阀\n708。\n[0058] 作为本实施例的一种优选方案，出水软管601为一条以上软管。\n[0059] 本实用新型的气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善系统在工作时，在岸边浅水区将气提式深井主体装置1固定于岸底土层中，在深水区将扬水曝气器8放入水底，气提式深井供气支管704和扬水曝气器进气管801沉没于水体沉积物之上。\n[0060] 当气提式深井主体装置1独立工作时，根据表层水体厚度，通过调节链条203使得表层水体从进水喇叭口201进入。当水位发生波动时，浮子204会通过链条203带动进水水位调节机构上下移动，完成自动调节，实现在不同水位下设备进水均为表层水体。打开第二流量调节阀706，气提式深井供气支管704和进气管道501将空气压缩机701产生的压缩空气输送至微孔曝气器502，气泡带动水流上升产生一定扬程。含藻水经过进水喇叭口201和调节筒203流向过水区104，达到底部高压区，藻类被压缩，密度增大。然后进入内井102，在微孔曝气器504所释放纳米级微气泡的气提作用下，最终通过内井102顶端溢流至气室301，气室\n301中的气水分离并形成一定压力，水在气室301内压力作用下通过出水软管601流向远处水体，提高水体紊动强度，气体则在气室301收集后通过气体回收管401回收或者直接排放。\n[0061] 当气提式深井主体装置1与括扬水曝气器8同时运行时，打开第一流量调节阀402，气体则在气室301收集后通过气体回收管401输送给扬水曝气器进气管801为扬水曝气器8供气，实现气提式深井耦合扬水曝气器原位水质改善的功能。\n[0062] 当扬水曝气器8独立运行时，关闭第一流量调节阀402，打开第三流量调节阀707，空气压缩机701产生的压缩空气通过扬水曝气器供气支管705输送给扬水曝气器进气管801为扬水曝气器8供气。