本發(fā)明涉及水處理設備技術(shù)領域，更為具體地，涉及一種往復移動式底層曝氣系統(tǒng)及其曝氣方法。

背景技術(shù)：

曝氣工藝是污水生物處理好氧(反硝化)工藝段的關(guān)鍵工藝，用于曝氣充氧的能耗約占污水處理總能耗的60％以上，雖然底層曝氣系統(tǒng)在能效比值方面并不比其他曝氣裝置占優(yōu)勢，但底層曝氣表面上看似乎因為底層曝氣氧的利用率高，且氧化溝有效水深設置得比表面曝氣深，故目前使用底層曝氣方式的約占整個市場份額的30％。

事實上，底層曝氣系統(tǒng)存在若干致命缺陷：

1、底層曝氣系統(tǒng)需要配備鼓風設備集中供氣，則需修建鼓風房，用于防塵、防水保護鼓風設備以及隔離噪音的作用，但增加了基建投入；

2、集中式供氣必須輔設供風管道，供風管道越長，則管路損失越大，即能耗越高，且管路輔設費用也越高；

3、底層曝氣充氧時呈曝氣不均勻現(xiàn)象，會導致有的區(qū)域溶解氧濃度高，有的區(qū)域溶解氧濃度低；

4、底層曝氣使用膜片曝氣器時容易堵塞，且逐年衰減，需要定期清洗、維護、保養(yǎng)；數(shù)年后還需定期更換曝氣器，重置費用高；

5、當風機停止供風時，氧化溝底部的污泥便填埋了曝氣器，易造成曝氣器堵塞；

6、曝氣器一旦發(fā)生堵塞或損壞需立即更換，否則影響曝氣效果；曝氣器清洗、更換時需要停工停產(chǎn)，影響生產(chǎn)的正常進行；曝氣器因衰減需定期更換，循環(huán)增加再投入；

7、一旦停機，污泥埋沒了曝氣器，當再次啟動時，需要消耗較多的能量才能將淤泥攪拌離開。

8、固定安裝的曝氣器以下部分都成了死角，污泥呈現(xiàn)淤積狀態(tài)，最終變成死泥，必須停產(chǎn)、放空清淤。

傳統(tǒng)固定式底層曝氣模式已有幾十年的應用歷史，致命缺陷一直是業(yè)內(nèi)公認的，但始終沒能被突破。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題而創(chuàng)新設計的，其目的在于提供一種往復移動式底層曝氣系統(tǒng)，即工作時，往復移動式底層曝氣系統(tǒng)可一邊行走一邊曝氣充氧，可實現(xiàn)全方位的動態(tài)曝氣充氧模式，消除了充氧盲區(qū)，做到充氧均勻、無死角，并且在曝氣的同時對底部的污泥進行梳理、刮移，使污泥始終處于上升型流動狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種往復移動式底層曝氣系統(tǒng)，包括：桁架，橫跨在氧化溝上；桁架移動單元，包括鋪設在氧化溝上的導軌、安裝在桁架上的桁架滾輪、驅(qū)動桁架移動的驅(qū)動裝置以及設置在導軌或者桁架上的限位裝置；曝氣構(gòu)件，包括固定在桁架上的曝氣供風管、呈輻射狀連接在曝氣供風管一端的曝氣供風支管、外包圍曝氣供風支管的固定支架以及設置在固定支架內(nèi)且與曝氣供風支管連通的曝氣器；刮板，設置在所述固定支架下端；風機，其出風口與所述曝氣供風管連通；吹刷單元，包括：吹刷供風管、吹刷供風支管和噴氣嘴，所述吹刷供風管一端與風機的出風口連通，另一端連接所述吹刷供風支管；所述吹刷供風支管安裝在所述固定支架下端；所述噴氣嘴設置在所述吹刷供風支管上，對刮板進行吹刷。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種利用上述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)進行曝氣的方法包括：啟動風機，風源通過曝氣供風管和曝氣供風支管到達曝氣器向水中曝氣充氧；通過驅(qū)動裝置驅(qū)動桁架在導軌上移動，帶動刮板對底部污泥進行梳理、刮移，使污泥處于上升型流動狀態(tài)，保持不沉淀、不淤積；風源經(jīng)由吹刷供風管和吹刷供風支管到達噴氣嘴，經(jīng)噴氣嘴噴出對底部的污泥進行吹掃，使污泥保持不沉積、淤積。

本發(fā)明所述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)具有以下有益效果：

1、當曝氣系統(tǒng)工作時，曝氣器隨桁架沿氧化溝向前移動，曝氣器釋放出的氣體在上升的同時又作前進運動，即作復合型運動，則氧氣在水體中的路線延長，與水、固氣接觸、混合時間延長，氧轉(zhuǎn)移效率提高，傳質(zhì)效果增強。

2.在桁架移動曝氣充氧的同時刮板可對污泥進行梳理、刮移，使得氧化溝底部泥水混合液具有了呈上升趨勢的自流動特性，水體得到充分、均勻的攪拌，混合效果增強，工作區(qū)域無盲區(qū)、無死角，效率得到提高。

3、當其中一個或分散的幾只曝氣器發(fā)生堵塞時，通過移動，其它曝氣器會移動過來補充曝氣，并不會出現(xiàn)有的區(qū)域溶解氧濃度高，有的區(qū)域溶解氧濃度偏低的現(xiàn)象，即不會影響整體曝氣充氧效果。

4、當曝氣器發(fā)生損壞引起泄漏，需要更換曝氣器時，只需將整體提升，即可在桁架上短時間內(nèi)快速更換，隨時復位繼續(xù)工作，而不需要將氧化溝排水放空，不影響生產(chǎn)的正常進行。

5.當風機停止供風時，曝氣器和噴氣嘴雖停止曝氣和噴氣工作，驅(qū)動裝置仍可驅(qū)動整機低速移動，使齒形刮板充分發(fā)揮作用，保證部底污泥的流動性，不沉積、不淤積，則完全排除曝氣器被堵塞的可能性。

6.當風機安裝在現(xiàn)場直接單元供風時，不僅可以節(jié)省建筑機房、輔設管路的投入成本，而且因為現(xiàn)場供風，供風管道縮短，管路損失降至最小，能耗降至最低，達到節(jié)能、降耗、增效的目的。

上述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)完全將靜態(tài)曝氣顛覆為動態(tài)曝氣模式，工作時，桁架在氧化溝上往復行走，曝氣器釋放出的氣體在水體中上升的同時又向前移動，即氣體沿復合線路線運動，與水、固接觸、混合充分、傳質(zhì)時間延長、氧轉(zhuǎn)移效果顯著增強，完全實現(xiàn)了全方位的無盲區(qū)、無死角、均勻的曝氣充氧，能源利用率提高，能效高，真正做到了節(jié)能、降耗、增效。

附圖說明

通過參考以下具體實施方式的內(nèi)容并且結(jié)合附圖，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白且易于理解。在附圖中：

圖1是本發(fā)明往復移動式底層曝氣系統(tǒng)的正視示意圖；

圖2是本發(fā)明往復移動式底層曝氣系統(tǒng)的俯視示意圖；

圖3是本發(fā)明在氧化溝上設置多個往復移動式底層曝氣系統(tǒng)的示意圖；

圖4是本發(fā)明一種曝氣構(gòu)件的示意圖；

圖5是本發(fā)明第二種曝氣構(gòu)件的示意圖；

圖6是本發(fā)明第三種曝氣構(gòu)件的示意圖；

圖7是本發(fā)明第四種曝氣構(gòu)件的示意圖；

圖8是本發(fā)明第五種曝氣構(gòu)件的示意圖；

圖9是本發(fā)明第六種曝氣構(gòu)件的示意圖。

在附圖中，相同的附圖標記指示相似或相應的特征或功能。

具體實施方式

在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡述了許多具體細節(jié)。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)這些實施例。在其它例子中，為了便于描述一個或多個實施例，公知的結(jié)構(gòu)和設備以方框圖的形式示出。

下面將參照附圖來對根據(jù)本發(fā)明的各個實施例進行詳細描述。

圖1是本發(fā)明所述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)的正視示意圖，圖2是本發(fā)明所述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)的俯視示意圖，如圖1和圖2所示，所述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)包括：

桁架1，橫跨在氧化溝7上，優(yōu)選地，所述桁架1上安裝有定位支承座1-2，上設置有起吊接口1-1，方便曝氣器3-4吊起更換；

桁架移動單元2，包括鋪設在氧化溝7上的導軌2-3、安裝在桁架1上的桁架滾輪2-2以及驅(qū)動桁架1移動的驅(qū)動裝置2-1，及在氧化溝7兩側(cè)輔設的導軌2-3，通過驅(qū)動裝置2-1驅(qū)動桁架滾輪2-2沿導軌2-3移動，優(yōu)選地，桁架移動單元2可使用一個驅(qū)動裝置裝置2-1單獨驅(qū)動，也可以使用2個或N個驅(qū)動裝置裝置2-1同步驅(qū)動；

曝氣構(gòu)件3，包括固定在桁架1(尤其是定位支承架1-2)上的曝氣供風管3-1、呈輻射狀連接在曝氣供風管3-1一端的曝氣供風支管3-2、外包圍曝氣供風支管的固定支架3-3以及設置在固定支架3-3內(nèi)且與曝氣供風支管3-2連通的曝氣器3-4，所述曝氣器3-4包括管式曝氣器、盤式曝氣器、平板式曝氣器、球頭式曝氣器和其他幾何形狀的曝氣器中的一種或多種；

刮板4，設置在所述固定支架3-3下端，優(yōu)選地，所述刮板4為后仰式齒形刮板；

風機5，其出風口與所述曝氣供風管3-1連通；

吹刷單元6，包括：吹刷供風管6-1、吹刷供風支管6-2和噴氣嘴6-3，所述吹刷供風管6-1一端與風機5的出風口連通，另一端連接所述吹刷供風支管6-2；所述吹刷供風支管6-2安裝在所述固定支架3-3下端，，優(yōu)選地，位于所述曝氣供風支管3-2下端；所述噴氣嘴6-3設置在所述吹刷供風支管6-2上，對刮板4進行吹刷。

優(yōu)選地，所述曝氣供風管3-1和吹刷供風管6-1同心且固定連接為一體，均豎直設置在所述桁架1和氧化溝7溝底之間且與所述風機5的出風口連通，例如，采用雙通道的風機5分別連接曝氣供風管3-1和吹刷供風管6-1，也可以在風機5出風口處通過三通件分別連接曝氣供風管3-1和吹刷供風管6-1。

優(yōu)選地，所述風機5的出風口設置有曝氣控制閥和吹刷控制閥，分別用于分別控制所述曝氣供風管3-1和所述吹刷供風管6-1與所述風機5的出風口的連通，從而可以實現(xiàn)連續(xù)曝氣、間隙吹刷以及不曝氣時進行吹刷。

為了限制桁架1的移動范圍，優(yōu)選地，還包括限位裝置2-4，設置在所述導軌2-3或桁架1上，所述限位裝置2-4包括行程開關(guān)、接近開關(guān)和距離傳感器中的一種或多種，例如，可以在導軌2-3上設置限位塊用于限位，在桁架1上安裝行程控制裝置2-5，進一步，優(yōu)選地，還包括控制單元，當桁架1移動觸發(fā)限位裝置2-4時，發(fā)送信號給所述驅(qū)動裝置2-1，驅(qū)動所述桁架1向相反方向運動。

上述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)，當驅(qū)動裝置2-1驅(qū)動桁架滾輪2-2沿導軌2-3移動時，帶動桁架1、曝氣構(gòu)件3、刮板4和吹刷單元6移動，所述曝氣構(gòu)件3和吹刷單元6連接成的鋼性整體做同步移動，例如，曝氣供風管3-1、吹刷供風管6-1固定聯(lián)接為一整體后可利用法蘭邊固定聯(lián)接在定位支承架上，曝氣固定支架可以用螺栓等緊固件固定聯(lián)接在曝氣供氣管的下端。當某一個或幾個曝氣器3-4發(fā)生損壞引起泄漏，需要更換曝氣器3-4時，只需將定位支承架1-2提升，即可在桁架1上短時間內(nèi)快速更換，隨時復位繼續(xù)工作，而不需要將氧化溝排水放空，不影響生產(chǎn)的正常進行。

優(yōu)選地，所述吹刷供風支管6-2與所述刮板4可均設置在同一個所述的曝氣供風支管3-2的下端，可以分散設置或均勻間隔設置在不同曝氣供風支管3-2下端。

上述風機5可以安裝在定位支承座1-2上現(xiàn)場供風，也可以安裝機房集中式遠程供風。當風機5安裝在現(xiàn)場直接單元供風時，不僅可以節(jié)省建筑機房、輔設管路的投入成本，而且因為現(xiàn)場供風，供風管道縮短，管路損失降至最小，能耗降至最低，達到節(jié)能、降耗、增效的目的。

上述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)進行曝氣的方法，包括：

啟動風機5，風源通過曝氣供風管3-1和曝氣供風支管3-2輸送到曝氣器3-3向水中曝氣充氧；

驅(qū)動裝置2-1驅(qū)動桁架1在導軌2-3上移動，帶動刮板4對底部污泥進行梳理、刮移，使污泥處于上升型流動狀態(tài)，保持不沉淀、不淤積；

風源經(jīng)由吹刷供風管6-1和吹刷供風支管6-2到達噴氣嘴6-3，經(jīng)噴氣嘴噴出對底部的污泥進行吹掃，使污泥保持不沉積、淤積。

優(yōu)選地，所述曝氣方法還包括：

通過風機出風口的曝氣控制閥和吹刷控制閥，分別控制曝氣供風管和吹刷供風管的通風，在曝氣充氧過程中，可以實現(xiàn)連續(xù)曝氣充氧的同時對刮板進行間隙吹刷，也就是說，曝氣供風管連續(xù)曝氣時，吹刷供風支管可以間隙吹刷以及停止曝氣后，吹刷供風支管也可以進行吹刷。

另外，優(yōu)選地，所述曝氣方法，還包括：

通過設置在導軌2-3的兩側(cè)的限位裝置2-4，桁架1在所述兩側(cè)限位裝置2-4之間往復移動。

上述曝氣方法，當風機5停止工作時，通過驅(qū)動裝置2-1帶動桁架1和刮板4移動，對污泥進行梳理、刮移，使污泥處理于上升型流動狀態(tài)，不致沉淀、淤積。

在氧化溝7上可以設置多個上述底層曝氣系統(tǒng)，如圖3所示，所述多個底層曝氣系統(tǒng)同向移動，且相鄰底層曝氣系統(tǒng)的相鄰曝氣區(qū)域部分交疊，例如，兩個往復移動式底層曝氣系統(tǒng)并列橫跨在氧化溝7上，左側(cè)桁架1對應的氧化溝7上的限位裝置2-4設置在氧化溝7走道的上側(cè)，右側(cè)桁架1對應的氧化溝7上的限位裝置2-4設置在氧化溝7走道的內(nèi)側(cè)，限制左側(cè)桁架1右行的限位裝置2-4設置在限制右側(cè)桁架1的左行的限位裝置2-4的右側(cè)。

兩個往復移動式底層曝氣系統(tǒng)同時往左側(cè)移動即同向移動，當桁架1觸發(fā)限位裝置2-4時即停止前進，改為反向移動；將限制左側(cè)桁架1右行的限位裝置2-4設置在限制右側(cè)桁架1左行限位裝置2-4的右側(cè)，兩個往復移動式底層曝氣系統(tǒng)移動曝氣時其交接處的曝氣區(qū)域形成交集，徹底消除了曝氣充氧死點和盲點，使曝氣充氧均勻、充分。

利用上述底層曝氣系統(tǒng)進行曝氣的方法，還包括：在氧化溝上可架設一個、兩個或多個所述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)，設置兩個或多個時，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動多個所述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)同向移動進行曝氣充氧，相鄰往復移動式底層曝氣系統(tǒng)的曝氣區(qū)域交疊。

上述曝氣構(gòu)件3可以由曝氣供風支管3-2、固定支架3-3和曝氣器3-4以及相互連接成各種形狀，如圖4所示，底層曝氣系統(tǒng)使用球頭或盤式曝氣器3-4，固定支架3-3的外框設置為圓形結(jié)構(gòu)，曝氣供風支管3-2分別設置為以曝氣供風管3-1為中心的中心輻射狀和環(huán)形，吹刷供風支管6-2呈輻射狀設置，固定支架3-3的外框下側(cè)均勻設置了若干只支撐滾輪3-5。

如圖5所示，曝氣構(gòu)件3使用管式曝氣器3-4，固定支架3-3的外框設置為多邊形結(jié)構(gòu)，曝氣供風支管3-2分別設置為以曝氣供風管3-1為中心的中心輻射狀和多邊形環(huán)形，吹刷供風支管6-2呈輻射狀設置，固定支架3-3的外框下側(cè)均勻設置了若干只支撐滾輪3-5。

如圖6所示，曝氣構(gòu)件3的固定支架3-3外框設置為矩形結(jié)構(gòu)、曝氣器3-4為管式曝氣器，所述曝氣供風支管3-2以曝氣供風管3-1為中心呈矩形(與前進方向平行或垂直)，所述曝氣器3-4與所述曝氣供風支管3-2垂直設置，吹刷供風支管6-2設置為與前進方向垂直，固定支架3-3的外框下側(cè)均勻設置了若干只支撐滾輪3-5。

如圖7和圖8所示，曝氣構(gòu)件3的固定支架3-3外框設置為矩形結(jié)構(gòu)，曝氣器3-4為管式曝氣器，所述曝氣供風支管以曝氣供風管為中心呈縱橫交錯和矩形，所述曝氣器3-4與所述曝氣供風支管3-2垂直設置，吹刷供風支管6-2設置為與前進方向垂直，固定支架3-3的外框下側(cè)均勻設置了若干只支撐滾輪3-5。

如圖9所示，曝氣構(gòu)件3的固定支架3-3外框設置為矩形結(jié)構(gòu)，曝氣器3-4使用球形或圓盤形的曝氣頭，固定在所述曝氣供風支管上，所述曝氣供風支管以曝氣供風管為中心呈縱橫交錯，吹刷供風支管6-2設置為與前進方向垂直，固定支架3-3的外框下側(cè)均勻設置了若干只支撐滾輪3-5。

上述往復移動式底層曝氣系統(tǒng)，由各種幾何形狀的曝氣供風支管3-2、曝氣器3-4和固定支架3-3組成各種形狀的曝氣構(gòu)件3，通過曝氣供風支管3-2與曝氣供風管3-1固定聯(lián)接后懸掛在定位支承架1上，并與桁架1一起沿導軌2-3左右移動，使曝氣器3-4釋放出的氣泡具有向前移動的初速度，氣泡的路線不再是單純地上升方向，而是沿復合形的軌跡上升，則氣泡在水中的上升路線加長，停留時間延長，氧轉(zhuǎn)移效果增強；同時后仰式齒形刮板4對氧化溝7底部的污泥進行梳理和刮泥，使污泥具有上升型的自流動性，不致沉淀、淤積，此時氧化溝內(nèi)的水、氣、固充分接觸時間延長、混合效果增強、氧傳質(zhì)、轉(zhuǎn)移效率提高，實現(xiàn)全方位、無盲區(qū)、無死角的曝氣充氧，曝氣充氧效率提高；底層動態(tài)曝氣系統(tǒng)可實現(xiàn)整體完全提升，方便在桁架1上直接進行快速更換、隨時復位工作，不需要停機、停工，影響正常生產(chǎn)；往復移動式底層動態(tài)曝氣系統(tǒng)既可以采用遠程供風模式，也可采用風機在現(xiàn)場直接供風，若采用現(xiàn)場直接供風，則可減少初期風機房的建筑以及管道輔設成本，同時省卻供風管道，管路損失小，后期維護、維修費用大大降低，能耗也隨之降低，徹底將靜態(tài)曝氣創(chuàng)新設計為動態(tài)的曝氣充氧模式，徹底顛覆了長期以來未有任何改變的固定式底層曝氣裝置，具有固定式底層曝氣所無可比擬的優(yōu)點，具有非常廣闊的市場應用前景。

盡管前面公開的內(nèi)容示出了本發(fā)明的示例性實施例，但是應當注意，在不背離權(quán)利要求限定的范圍的前提下，可以進行多種改變和修改。此外，盡管本發(fā)明的元素可以以個體形式描述或要求，但是也可以設想具有多個元素，除非明確限制為單個元素。