[实用新型]异形可扩张微孔高效节能曝气软管

说明书

技术领域

 本实用新型涉及的是微孔曝气软管，具体涉及的是一种应用于污水生物处理，水产养殖的异形可扩张微孔高效节能曝气软管。

背景技术

目前在污水生物处理好氧法工艺与水产养殖中，水中微生物、动植物要消耗水体中的溶解氧，需要利用曝气装置向水中充入空气以维持水中溶氧的浓度。目前常见的曝气方式有鼓风曝气和机械曝气，曝气装置有管式、盘式、表曝等多种型式，但普遍具有气泡大、气泡分布不均、曝气孔易堵塞、阻力损失大、氧利用率低、能耗大、水易倒灌、易老化、造价高等缺点。

近年来发展起来的微孔曝气软管采用聚氨酯类高分子材料制造，在超薄软管表面打有密阵微孔(图11)，产生微小气泡，其各项曝气性能指标均有一定提高。但目前市场上的曝气软管上的微孔均为单一尺寸直缝孔（图12 ，图13），在软管表面均匀分布。软管采用高弹性的聚氨脂材料，零通气量时，微孔能自行闭合。该种曝气软管有以下缺点：

微孔采用直缝孔,通气时，直缝孔通流面由管内外差压作用软管表面拉伸弹性形变形成，表面拉伸弹性形变应力大, 使得曝气阻力损失大，表面拉伸弹性形变应力分布不均匀,在直缝两端产生应力集中区域,会引起疲劳破坏,缩短软管使用寿命。

微孔采用单一尺寸,根据流体力学特性，水中不同位置的微孔所对应的水压均不同，在一定通气压力下，曝气软管上不同水深微孔产生的气泡数量及尺寸差异大，气泡阵分布不均匀,气泡数量减少。

微孔在软管表面均匀分布，使得相当数量的气泡间隔近，微孔分布不合理,加重了气泡间相互干挠，恶化了气泡阵的分散度（图14、图15 ）。

上述这些缺点导致目前市场上的微孔曝气软管氧利用率不高、能耗高、充氧能力低。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的缺点而提供的一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，其创新点是曝气软管上分布异形可扩张微孔阵，进而在曝气软管上优化微孔孔径及分布方式, 具有阻力损失低、充氧能力高、氧利用率高、动力效率高、水不倒灌、防堵塞性能好、使用寿命长、造价低等特点，是一种高效节能的新型曝气装置。

为了解决背景技术中存在的缺点, 本实用新型采用以下技术方案：

一种异形可扩张微孔高效节能曝气软管，包括高弹性高分子材料的软管表面加工有微孔阵，其特征在于所述的微孔阵由异形可扩张微孔组成，所述的异形可扩张微孔呈Y型、V型、U型、T型、十字型、米字型的单一孔型或不同孔型组合，所述的各孔型异形可扩张微孔形成有一个或一个以上的孔瓣。在这些异形可扩张微孔中，优选单一孔型，尤其是以Y型微孔最佳，Y型异形可扩张微孔形成有三个孔瓣。异形可扩张微孔孔径在0.2-2.0mm之间选择。通气时，异形可扩张微孔的通流面由微孔的孔瓣在管内外差压作用下弯曲弹性形变形成。相比直缝孔，在通流面积相同时，异形可扩张微孔通流面的阻力损失显著降低；在通气量相同时，形成异形可扩张微孔通流面所需的差压大幅度降低，阻力损失小，具有微气泡尺寸小、阻力损失小、氧利用率高、充氧能力高、动力效率高等特点。相比直缝孔, 异形可扩张微孔的孔瓣弯曲弹性形变应力小, 应力分布均匀, 无应力集中区域,不易产生疲劳破坏,使用寿命增加。零通气量时，由于曝气软管采用软性高弹性材料制造, 微孔能自行闭合, 防止水倒灌, 防堵塞性能好。按照实际应用曝气压力和通气量的要求，在曝气软管上加工分布异形可扩张微孔阵为100～12000个微孔/米。

曝气软管上的异形可扩张微孔为相同孔径或不同孔径的微孔, 微孔孔径在0.2-2.0mm之间选择,优选不同孔径的微孔。根据流体力学动力特性优化选择不同孔径的微孔，孔径从上至下呈梯度增大,由于不同水深位置微孔水的阻力差异大，优化后的异形可扩张微孔孔径随水深增加而增加（图8）,在曝气软管充气运行时，各微孔的通流面面积趋于相同,所产生气泡尺寸一致好,气泡分散度好，气泡数量增加。

曝气软管表面的异形可扩张微孔的间距设计为2-15mm。 这些曝气软管表面的异形可扩张微孔呈均匀或非均匀分布，优选非均匀分布。非均匀分布是指曝气软管充气运行时，水平横放的曝气软管水平中分面上部的微孔在软管表面非等距分布，更具体地是曝气软管充气运行时，这些微孔的水平面投影间距相等（图9）。 曝气软管水平中分面下部的微孔可采用常规设计，即在软管表面均匀分布。这种根据流体力学动力特性和气泡在水中运动的流场特征优化的微孔非均匀分布方式，在曝气软管充气运行时，曝气软管水平中分面上部不同水深的微孔产生的气泡向上运动是近似均匀分布的，减少气泡间的干扰，改善气泡阵的分散度(图10)。