[发明专利]下向流充氧混合器

说明书

一种下向流充氧混合器。本发明涉及一种用于深水水体的曝气充氧混合器，包括气水混合室、出气环形筒、进水管、进气管、出水管，气水混合室上部为圆柱体，与出气环形筒紧密连接，下部为倒圆锥体，与出水管紧密连接。出气环形筒置于环形出水挡板中间，进水管置于出气环形筒中间；进水内凹柱形块、进水调节球和进水挡板组成进水止回阀，出水内凹柱形块、出水调节球和出水挡板组成出水止回阀，分别置于进水管和出水管内；进气管伸入气水混合室的高度至进水管的底端。本发明利用压缩空气对底层缺氧水体进行二次充氧混合，利用表层水体与底层水体在水质上的互补性，将表层水体引入湖库底部与底层水体混合，抑制了藻类的过度繁殖，提高了水质改善效果。

技术领域

本发明涉及一种用于深水水体的曝气充氧混合器，尤其是一种用于扰动和破坏热分层湖泊和水库水体季节性稳定的结构分层，同时能够进行水质改善与修复的曝气充氧混合器。

背景技术

热分层是深水型湖库特有的湖沼学特征。由于受夏季环境气温升高影响，深水型湖库在水体垂直方向上会引起水温差异，即上层水温高，下层水温低，形成较为明显的水温梯度。垂向水温梯度影响下形成的水体密度差异，导致水体形成稳定的物理结构分层，称为热分层。

热分层的形成阻碍了水体在垂直方向上的物质和能量交换。最为显著的特征就是导致溶解氧的垂向浓度差异，形成上层水体富氧，下层水体缺氧甚至厌氧的水环境状态，促使沉积物中的营养盐和重金属成为电子供体而向上覆水体释放，污染底层水体水质，此种现象被称为热分层效应。在热分层时期，上层水体由于受气温、空气中氧的传递及藻类新陈代谢影响，通常水温、溶解氧含量和pH值较高，相反，底层水体的温度、溶解氧含量和pH值较低。

改善和修复热分层效应引起的水质恶化问题的方法很多，其中原位混合充氧技术，由于能够有效地扰动甚至破坏水体的稳定分层、增加水库底部溶解氧浓度、抑制沉积物中营养盐和重金属离子的释放，因此成为解决湖库热分层效应的较为直接和高效的手段。在原位混合充氧技术中，扬水曝气技术是目前国内运用较为成熟的热分层破坏技术，在大水深、强分层条件下形成的热分层湖库中得到了一定范围的应用。该种技术利用扬水曝气器产生“气弹”，在“气弹”运移的过程中顶托底层水体形成的水柱至至湖库表层，实现底层水体在湖库表层充氧，以及扰动水体分层的目的。与现有技术相比，扬水曝气技术具有效果直接、易于维护的优点；但同时也存在较为明显的缺点，首先表现在设备整体庞大笨重，部件较多，材料易腐蚀，为现场安装带来困扰，给运行维护带来困难。其次，该种技术试图将底层水体提升至湖库表层，需要为上升水柱提供较大的势能和动能，耗能较大，效率较低。最后，该种技术忽略了表层水体对于热分层效应的水质响应特征，尤其是对于水体pH畸高和藻类的过度繁殖没有有效的应对措施。

针对上述混合充氧技术的缺点，设计了一种结构简单、部件较少，易于运行维护的设备，并且充分利用表层水体的天然势能以及水温、溶解氧含量和pH等水质指标在热分层时期的特殊性质，采用有效装置将表层水体引入湖库底层，在表层和底层水体混合的过程中，能够达到增加底层水体溶解氧、提升pH值、提高水温的目的。由于表层水体在热分层时期藻类含量较高，具有较强的爆发蓝藻等水质恶化事故的风险，因此利用该装置将富藻水层在内的表层水体引入光照条件较差的湖库底层，即能够达到抑制藻类过度繁殖的目的。本装置利用压缩空气作为动力来源，气体在释放过程中，能够在一定程度上运移氧气至缺氧的底层水体，增加其溶解氧含量；同时，在其余空气上升至水面直至扩散至大气的过程中，会对稳定的热分层结构形成扰动和破坏。

发明内容

本发明是针对现有技术存在的上述缺点，提供一种利用压缩空气作为氧气和动力来源，将热分层湖库表层水体引入湖库底部，将表层和底层水体在湖库底部混合，增加底层水体溶解氧、提升pH值、提高水温、抑制藻类的过度繁殖，同时扰动和破坏深水型热分层湖库水层结构的充氧混合装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现。下向流充氧混合器，包括气水混合室、出气环形筒、进水管、进气管、出水管。