技术领域
[0001] 本发明涉及污水处理设备，具体涉及一种膜生物反应器的组合曝气结构。
相关背景技术
[0002] 膜生物反应器(MembraneBio‑Reactor，简称MBR)技术是现代污水处理的新型技术；与传统的污水处理工艺相比，膜生物反应器以其出水水质好、占地面积小、剩余污泥量低、耐冲击负荷以及便于控制等优点，在世界范围内得到了逐步的推广和应用。
[0003] 膜生物反应器运行过程中，由于污泥在膜表面不断积累，增加了过滤阻力，需要进行曝气以吹脱膜丝表面吸附的污泥，维持膜丝表面的清洁，确保膜生物反应器的稳定运行和高效过滤性能。然而，传统的曝气管结构通常较为简单，在曝气过程中往往存在曝气不均匀、曝气气流路径单一的问题，导致膜生物反应器中某些区域的污泥积累过多，而另一些区域的曝气过度，从而影响了整体的处理效果和运行效率；另外，曝气过程中，污泥容易进入气管，而曝气管位置相对固定，容易引发孔眼堵塞的同时还会在曝气管底部产生沉积和板结，影响曝气效果，并最终影响膜生物反应器的整体性能。
具体实施方式
[0021] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0022] 在下述实施例中，本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0023] 参见图1、图2的一种膜生物反应器的组合曝气结构的较佳实施例，在本实施例中，膜生物反应器的组合曝气结构包括两组设置于膜生物反应器器底7位置表面的不同高度的曝气管系统，这两组曝气管系统被设置于膜生物反应器器底部的不同高度位置平面上以形成立体曝气网络，以确保曝气效果的均匀性和高效性。
[0024] 其中，第一曝气管系统的铺装平面位于第二曝气管系统的铺装平面之上，第一曝气管系统由若干第一曝气管3组成，这些第一曝气管3平行间隔设置，且保持两端平行，第一曝气管3的结构样式如图2所示，包括内管11和外管9，在不同的实施例中，内管11的外径可以为外管9内径的2/3～3/5，本领域技术人员可以根据实际需求选择；而在本实施例中，内管11的外径为外管9内径的3/5
[0025] 整根内管11为实心管，用于支撑和固定外管9，可通过在内管11与外管9的两端设置外封闭面和/或在内管11与外管9之间的环面位置(对应供气管腔10的空间位置)沿第一曝气管3的长度方向间隔设置放射状支架来实现结构支撑的效果。内管11套装在由电机驱动的转轴12结构上，以实现第一曝气管3整体的旋转，从而在曝气过程中产生动态的气流扰动。
[0026] 第一曝气管3的内管11和外管9同心设置，且第一曝气管3在一端端面上的内管11为端面封闭结构，同时，在该侧端面的供气管腔10上具有开放的接口结构，通过该开放接口可以将第一曝气主管1与曝气控制装置相连；第一曝气管3另一端的管端面为整体封闭，并在管端面对应的内管11中孔位置与前述转轴12装配为一体，转轴12在外部与驱动电机相连，以能够带动第一曝气管3的内管11以及外管9同步旋转，实现旋转曝气的功能。
[0027] 第一曝气管3的外管9作为曝气管，其表面均匀开设有曝气孔8，用于将曝气控制装置提供的气流以气泡形式释放，配合第一曝气管3的整体旋转，可以在曝气过程中产生动态的气流扰动，从而提高曝气效率。
[0028] 第一曝气管3在管体的两侧底部均成型有底托4，该底托4底部固定，顶面为弧面，并在弧顶位置成型有承托滚轴，底托4在第一曝气管3的长度方向上间隔设置，能在对第一曝气管3进行承托的同时，通过其表面的滚轴辅助带动第一曝气管3进行转动；而对应第一曝气管3在底托4的承托部位不设置曝气孔8。
[0029] 第二曝气管系统与第一曝气管系统类似，第二曝气管系统由若干第二曝气管5组成，第二曝气管5为直管结构，且第二曝气管5管体的管截面结构样式与第一曝气管3类似，为外管套内管的同心套管结构，并同样以类似于第一曝气主管1样式的第二曝气主管2以相同连接样式与曝气控制装置连接装配。
[0030] 第二曝气管5与第一曝气管3的管截面尺寸差异仅在于第一曝气管3的管截面尺寸为第二曝气管5管截面尺寸的等比例缩小，其缩小比例为0.6～0.8，而第二曝气管5由于更大的管截面，因而具有更大的曝气量和更广的覆盖面积。
[0031] 此外，单根第二曝气管5的底端同样在两端底部设置有底托来作为第二曝气管5的承托结构。但与第一曝气管3不同的是，第二曝气管5的底托设计为可调节高度，以便根据不同的曝气需求、曝气气压和反应器内的水位变化进行调整，从而保证曝气效果的最优化。
[0032] 在本实施例中，对应的曝气控制装置为外置结构，可以根据需要调节曝气量的大小。而在其他实施例中，对应的曝气控制装置可以内置于曝气管系统中，以实现更加紧凑的设计。同时，曝气孔8的形状和分布方式也可以根据曝气效率和气泡大小的需求重新设计，以确保在对应操作条件下达到最佳的曝气效果。例如，在一种具有较佳曝气效果的实施例中，曝气孔8的分布方式采用交错式排列，使得第一曝气管3上的曝气孔与第二曝气管5上的曝气孔在水平方向上不完全重合，进一步增强了气流扰动的效果。
[0033] 为了提高曝气过程中第二曝气管系统与第一曝气管系统的曝气效率和曝气效果，需要对第二曝气管系统以及第一曝气管系统的位置布置进一步限定，具体的，第一曝气管3的设置平面与第二曝气管5的设置平面之间的间距为第二曝气管5上外管管径的1/2～2/3，而位置相邻的第一曝气管3与第二曝气管5在正投影面上的间距为第二曝气管5外管管径的3～10倍；这种间距和结构位置的设计可以确保两组曝气管系统在曝气时相互补充，形成更为均匀和高效的曝气网络，既保证了曝气管之间的相互影响和协作，又避免了相互干扰和重复曝气，从而实现了曝气效果的优化，能进一步提高曝气效果的均匀性和稳定性。
[0034] 另外，考虑到在某些实施例中第一曝气管系统的铺装平面与第二曝气管系统的铺装平面存在部分叠合区域，在本实施例的实际装配操作中，在第一曝气管3与第一曝气主管1的连接段部还设置有折弯管段来辅助装配。
[0035] 本实施例中，第一曝气管系统与第二曝气管系统的组合结构具有几种不同的使用模式：
[0036] 一)、第一曝气管系统在单独使用时，第一曝气管3则可以在需要较小曝气量或更精细调控的场合下提供精确的曝气控制；
[0037] 二)、第二曝气管系统在单独使用时，第二曝气管5在需要更高曝气量或更广覆盖面的情况下能够发挥更好的作用；
[0038] 三)第一曝气管系统与第二曝气管系统组合使用时：一方面能大幅增加曝气量，而另一方面，第一曝气管3与第二曝气管5在转动过程中同时曝气，能够形成交错立体的气流扰动，从而增强曝气效果，实现更加均匀和高效的曝气过程。
[0039] 在使用模式三)中，这种组合方式不仅优化了曝气效率，还使得膜生物反应器的曝气操作更加灵活和可控。而为了配合上述功能效果的实现，并对曝气系统的使用性能进行进一步优化，第一曝气管3上的曝气孔8的孔径小于第二曝气管5上的曝气孔8的孔径时，使得第一曝气管3在提供较小曝气量时，能够形成更细腻的气泡，提高气泡与污水的接触面积，从而增强曝气效果。
[0040] 另外，作为本实施例的技术方案还具有抗堵和排污的技术优势，具体的：
[0041] 就抗堵效果而言，在本实施例的技术方案中，第一曝气管3与第二曝气管5在旋转曝气的过程中，若膜生物反应器中的污泥及悬浮颗粒物在进入对应曝气管的供气管腔10后会随着其内管11的旋转，使得进入供气管腔10中的污泥及悬浮颗粒物随对应第一曝气管3/第二曝气管5转动过程中产生的离心力而排出对应而对曝气管；另外，原本进入供气管腔10中的污泥及悬浮颗粒物也会因为第一曝气管3/第二曝气管5的转动而不容易在供气管腔10内发生沉积和沉积后的固化粘附。
[0042] 而就排污效果基于使用模式三)，在此使用模式下，第二曝气管5会在表面的曝气孔8位置产生大尺寸气泡，第一曝气管3则会在表面的曝气孔8位置产生小尺寸气泡，而若污水中污物含量较高、粘度大，在对应的小尺寸气泡会在大尺寸气泡上发生粘附和滞留，从而形成独特的混合气泡效应。这种混合气泡效应不仅能够提高气泡与污水中污染物的接触效率，还能通过大尺寸气泡的上升带动小尺寸气泡，增加气泡在水中的停留时间，此外，由于小尺寸气泡具有更大的比表面积，它们能够更有效地吸附污水中的微小颗粒和溶解性污染物，并通过混合气泡的浮力托出水面形成泡沫浮渣，能通过刮板刮除出系统外。因此，这种独特的混合气泡效应不仅提高了曝气效率，还增强了污染物的去除效果，从而实现了更高效的污水处理。
[0043] 在另外的实施例中，交错式排列的曝气孔分布方式(即第一曝气管3上的曝气孔8与第二曝气管5上的曝气孔8在水平方向上不完全重合)进一步增强了曝气的均匀性和立体性，避免了曝气过程中的死角和盲区。
[0044] 在另外的实施例中，为了进一步提高曝气孔8的曝气压力、曝气效率并减少曝气能耗，第一曝气管3和第二曝气管5上对应的曝气孔8可以由传统的圆孔替换为沿曝气管长度方向设置的长圆孔或波浪形孔；提高曝气效率的同时使得曝气气流更加柔和、均匀，有利于减少对膜丝的冲击和损伤；还能增大污泥及悬浮颗粒物进入曝气孔8的难度，减少清理频率。
[0045] 在另外的实施例中，为了进一步优化前述排污效果，对应的第一曝气管3还可以进行进一步改进：
[0046] 即在保持第一曝气管3中内管11尺寸形态一致的情况下，在外管9的外管面成型多条弧形凸起13，这些弧形凸起13的条数为3～5条，在外管9的长度方向上呈螺旋线布置，弧形凸起13在内侧与供气管腔10相连通，而对应的曝气孔8在成型于对应弧形凸起13的弧顶面上。
[0047] 在此技术条件下，第一曝气管3在曝气过程中，由于外管9上的螺旋形弧形凸起13的存在，第一曝气管3的转动曝气的过程中，在曝气过程中，由于外管9上的螺旋形弧形凸起13的存在，第一曝气管3的转动曝气的过程中，这些凸起13能够引导曝气气流沿着螺旋线方向流动，从而在第一曝气管3表面形成螺旋气流，螺旋气流不仅增加了气流与污水中污染物的接触面积和接触动量，而且能够有效地搅动和分散污水中的污泥及悬浮颗粒物，进一步提高曝气效率。此外，这种螺旋形弧形凸起13的设计还能够减少污泥及悬浮颗粒物在供气管腔10内的沉积，因为它们在螺旋线的引导下，更容易随着气流的流动而被持续排出，进一步提升了系统的抗堵性能。
[0048] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。
