1.本高新技术属于江河、湖泊、水库等黑臭水体治理、污染废水处理、污染土壤和地下水修复、海洋水环境保护、渔业水产养殖及好氧微生物发酵的技术领域，特别涉及一种水下强化富氧曝气提高水中氧传质效果的装置。
背景技术：
2.我国地表水污染严重，根据《2014年中国环境状况公报》，全国423条主要河流、62座重点湖泊(水库)的968个国控地表水监测断面(点位)中，超过iii类水质断面占36.9％，主要污染指标包括化学需氧量、总磷和五日生化需氧量。黄河流域40.3％的河水超过iii类水标准；淮河流域43.6％的河水超过iii类水标准；海河流域60.9％的河水超过iii类水标准，其中海河劣v类水质断面占37.5％。据中国住房和城乡建设部在2016年18日召开的城市黑臭水体整治工作会议上公布的数据，目前全国295座地级及以上城市中，仅77座城市没有发现黑臭水体；其余218座城市中，共排查出黑臭水体1861个，其中河流1595条，占85.7％；湖、塘266个，占14.3％。这些黑臭水体往往呈现氮、磷等超标的富营养化污染。根据2015年4月国务院发布的《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)要求，直辖市、省会城市、计划单列市建成区要于2017年底前基本消除黑臭水体；2020年底前完成黑臭水体治理目标：地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10％以内；到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除。水体黑臭主要是水体缺氧造成的，国家重大水专项相关研究结果表明：当溶解氧降低到2.0mg/l时，水体处于缺氧状态；当溶解氧为3mg/l～5mg/l时，水中有机污染物和氨氮含量一般也会超过地表水v类标准，呈现有色有味状态，但有水生生物存在；当溶解氧大于6mg/l时，水体处于有氧状态，有机物降解和氨氧化速率显著提高，水体开始有自净能力。而治理黑臭水体，特别是通过生化处理降低其中氮磷指标，曝气增氧是十分重要的措施。此外，国内外众多市政和工业污水处理好氧生化处理段工艺、海洋水环境保护、渔业水产养殖产业和微生物好氧发酵工业等领域也均采用了曝气增氧的手段。
3.目前，在上述领域中已有某些专利技术可用于曝气增氧的装置，如公开号为cn110790355a专利提出了一种用于河道修复的曝气增氧系统，利用膜曝气的方式，通过膜材料实现氧的气液扩散，提高了氧的利用率，提高了复氧效率，但膜材料价格昂贵，不能重复利用，且需要空气压缩机进行曝气，能耗较大。公开号为cn110467256a专利提出了一种高压细水雾表面曝气增氧装置，通过喷头的下方出口喷出高压雾流实现曝气增氧，但对水下较深处溶解氧量增加有限，而且高压喷雾能耗较大。公开号为cn209065552u和cn205695086u均公开了一种用于渔业养殖的潜水曝气增氧机，可以实现气水混合效果较好，氧气利用率较高，但叶轮的构造过于简单，没有臭氧增氧和自动化控制，能耗较大。为此，在上述领域如何进一步强化曝气增氧效果，实现自动化控制和节能高效，仍是目前广大科技工作者所面临的主要挑战。
技术实现要素：
4.本高新技术的目的是：针对现有曝气增氧装置的不足之处，提供一种用于水下强化富氧曝气的装置，完全靠曝气叶轮旋转所产生的负压由导气管吸入空气和臭氧发生器生产的臭氧，而可以不用空气压缩机曝气；通过自控系统利用变频自动调节转速，并开启一定数量的臭氧发生器向对水下供应臭氧，保证水下特定位置达到所需要的溶解氧含量；通过曝气叶轮实现水下曝气和搅拌双重功能，因此，本法重点解决水下曝气富氧强化和高效节能等关键问题。
5.本高新技术的上述目的是通过如下的装置实现的：一种用于水下强化富氧曝气的装置，包括水上支撑平台、潜水泵体、进气罩体、曝气叶轮、臭氧发生器、导气管、消声器和自控系统八部分，其特征在于：
①
水上支撑平台通过连接件与水下悬浮的潜水泵体上面的挂钩连接，并于水上支撑平台上方固定设置臭氧发生器单元和自控系统单元；
②
潜水泵体下面与进气罩体连接，并通过泵轴在进气罩体下方连接曝气叶轮；
③
进气罩体与导气管水下一端连接；
④
导气管水上一端通过三通连接臭氧发生器出气口和消声器；
⑤
通过开启自控系统单元自动调控潜水泵体电机转速，带动曝气叶轮旋转后会在叶轮中央形成负压场，使得外界空气通过导气管吸入导气罩，再通过导气罩中具有通气通道的连接轴进入叶轮中央，气体进一步被叶轮上的竖齿之间通道甩出后在水中形成微细状气泡，在自控系统单元面板上手动开启臭氧发生器后会使得臭氧进入导气管，从而进一步增加水下溶解氧含量，以满足特定水下位置溶解氧量目标要求。
6.所述的一种用于水下强化富氧曝气的装置，其特征还在于
①
水上支撑平台可以是置于水面的塑料或铁质的浮筒、浮箱、浮船，优选塑料浮筒；也可以是陆地上支撑用塑料或铁质的支架，优选铁质的支架。
②
潜水泵体在泵体内部包含离心式或磁悬浮式潜水电机，优选离心式电机；泵体外壳中间设挂环，用于连接水上支撑平台的连接件。
③
进气罩体通过中空的或侧面开槽的搅拌轴将进气罩体与曝气叶轮连接。
④
曝气叶轮呈伞齿轮圆盘形状，竖起的齿形可为平面或曲面，优选平面齿形；曝气叶轮中间为部分圆台形镂空，镂空圆台形小圆底面半径为叶轮半径的5％～80％，优选40％～60％，镂空圆台形大圆底面半径为叶轮半径的30％～100％。
⑤
自控系统根据预先设定的特定水下位置溶解氧量目标值，先通过内部变频器自动调节潜水泵体电机的转速，如仍不能达到目标溶解氧目标值时，通过手动开启多个臭氧发生器提高进入导气管的臭氧量。
7.本高新技术可广泛用于江河、湖泊、水库等黑臭水体治理、污染废水处理、污染土壤和地下水修复、海洋水环境保护、渔业水产养殖及好氧微生物发酵等领域水下曝气增氧，特别用于水下强化富氧曝气以提高水中氧传质效果。本高新技术具有如下优点：该装置工艺简单，高效节能，运行成本低下，且兼具搅拌和曝气强化增氧功能，自动化程度高，曝气强化效率好，可以适用多个技术领域曝气增氧的需要。
【附图说明】
8.图1一种用于水下强化富氧曝气的装置示意图
9.图2一种用于水下强化富氧曝气的装置中曝气叶轮示意图
10.图3一种用于水下强化富氧曝气的装置中自控系统逻辑判断示意图
11.图中：1、水上支撑平台；2、潜水泵体；3、进气罩体；4、曝气叶轮；5、导气管；6、自控
系统；7、臭氧发生器；8、消声器；9、溶解氧传感器。
【具体实施方式】
12.下面将结合本高新技术实施例中的附图，对本高新技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本高新技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本高新技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本高新技术保护的范围。
13.如附图1和2所示，本高新技术实施例是用于齐齐哈尔昂昂溪纳污坑塘黑臭水体治理项目的水下强化富氧曝气的装置，包括水上支撑平台、潜水泵体、进气罩体、曝气叶轮、臭氧发生器、导气管、消声器和自控系统八部分，其中：水上支撑平台(外圆直径1米的圆形浮筒)通过浮筒中间横梁连接件与水下悬浮的潜水泵体上面的挂钩连接，并于水上支撑平台上方固定设置臭氧发生器单元和自控系统单元；潜水泵体下面与进气罩体通过预制螺丝柱连接，并通过泵轴在进气罩体下方连接直径25cm的曝气叶轮(曝气叶轮呈伞齿轮圆盘形状，竖起的齿形可为平面齿形；曝气叶轮中间为部分圆台形镂空，镂空圆台形小圆底面半径为叶轮半径的50％，镂空圆台形大圆底面半径为叶轮半径的90％。)；进气罩体与导气管水下一端连接；导气管水上一端通过三通连接臭氧发生器出气口和消声器；通过开启自控系统单元后，通过内部变频器自动调控潜水泵体电机转速，带动曝气叶轮旋转后会在叶轮中央形成负压场，使得外界空气通过导气管吸入导气罩，再通过导气罩体中具有通气通道的连接轴进入叶轮中央，被吸入的气体进一步被叶轮上的竖齿之间通道甩出后，在叶轮与水之间所形成的剪切力作用下，在水中形成微细状气泡，产生很好的曝气效果；在自控系统单元面板上手动开启1台臭氧产量100g/h的臭氧发生器后会使得臭氧被吸入导气管，从而进一步增加水下溶解氧含量，以满足水上支撑平台对应的水下20cm位置的溶解氧传感器实测值达到8mg/l以上的目标要求。与传统渔业增氧机相比，本装置水中溶解氧可以提高20％～80％，且在同等溶解氧条件下能耗可以降低30％。
14.以上仅为本高新技术的较佳实施例而已，并不用以限制本高新技术，凡在本高新技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本高新技术的保护范围之内。
技术特征：
1.一种用于水下强化富氧曝气的装置，包括水上支撑平台、潜水泵体、进气罩体、曝气叶轮、臭氧发生器、导气管、消声器和自控系统八部分，其特征在于：水上支撑平台通过连接件与水下悬浮的潜水泵体上面的挂钩连接，并于水上支撑平台上方固定设置臭氧发生器单元和自控系统单元；潜水泵体下面与进气罩连接，并通过泵轴在进气罩下方连接曝气叶轮；进气罩与导气管水下一端连接；导气管水上一端通过三通连接臭氧发生器出气口和消声器；通过开启自控系统单元自动调控潜水泵体电机转速，带动曝气叶轮旋转后会在叶轮中央形成负压场，使得外界空气通过导气管吸入导气罩体，再通过导气罩体中具有通气通道的连接轴进入叶轮中央，气体进一步被叶轮上的竖齿之间通道甩出后在水中形成微细状气泡，在自控系统单元面板上手动开启臭氧发生器后会使得臭氧进入导气管。2.根据权利要求1所述的一种用于水下强化富氧曝气的装置，其特征在于，所述水上支撑平台是置于水面的塑料或铁质的浮筒、浮箱、浮船。3.根据权利要求1所述的一种用于水下强化富氧曝气的装置，其特征在于，所述水上支撑平台是陆地上支撑用塑料或铁质的支架。4.根据权利要求1所述的一种用于水下强化富氧曝气的装置，其特征在于，所述潜水泵体的泵体内部包含离心式或磁悬浮式潜水电机；泵体外壳中间设挂环，用于连接水上支撑平台的连接件。5.根据权利要求1所述的一种用于水下强化富氧曝气的装置，其特征在于，所述进气罩体通过中空的或侧面开槽的搅拌轴将进气罩与曝气叶轮连接。6.根据权利要求1所述的一种用于水下强化富氧曝气的装置，其特征在于，所述曝气叶轮呈伞齿轮圆盘形状，竖起的齿形为平面或曲面；曝气叶轮中间为部分圆台形镂空，镂空圆台形小圆底面半径为叶轮半径的5％～80％，镂空圆台形大圆底面半径为叶轮半径的30％～100％。7.根据权利要求6所述的一种用于水下强化富氧曝气的装置，其特征在于，所述镂空圆台形小圆底面半径为叶轮半径的40％～60％。
技术总结
本发明公开了一种用于水下强化富氧曝气的装置，包括水上支撑平台、潜水泵体、进气罩体、曝气叶轮、臭氧发生器、导气管、消声器和自控系统八部分，其特征是通过自控系统单元自动调控潜水泵体电机转速，带动曝气叶轮旋转后会在叶轮中央形成负压场，使得外界空气通过导气管吸入导气罩，再通过具有通气通道的连接轴进入叶轮中央，气体进一步被叶轮上的竖齿之间通道甩出后在水中形成微细状气泡，在自控系统单元面板上手动开启臭氧发生器后会使得臭氧进入导气管，从而进一步增加水下溶解氧含量，以满足特定水下位置溶解氧量目标要求。该装置兼具臭氧强化曝气和搅拌功能，比传统曝气设备水中溶解氧可以提高20
技术开发人、权利持有人：刘朝辉 刘志强 张泽
