CN103112914A - 一种机械喷射高效消除泡沫装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以机械方式喷射消泡为机理的高效消除泡沫装置，装置具有文丘里管吸泡沫口、泡沫喷射管碎泡管口、折流板、改性处理的波纹板填料、废液排出口。该装置依据空吸作用、机械高压喷泡破泡机理、泡沫流道界面铺展性质设计的，通过文丘里管产生的负压，泡沫被吸到泡沫喷射管中，通过喷射管内部一系列构件最终造成消泡。本装置解决了现有技术的不足，结构简单、运行成本低、操作管理便捷，泡沫处理效果好，不仅提高了生产效率，又保护了人类环境。

Description

一种机械喷射高效消除泡沫装置

技术领域

本发明涉及一种污水处理过程中机械喷射高效消除泡沫装置，可广泛应用于消除因表面活性剂或部分高分子有机物或微生物而产生的泡沫。 

背景技术

水处理和发酵工业中常常会因生产中产生的大量泡沫而陷入困境，造成生产效率低下。实际中，处理泡沫的方式一般有两种： 

1、加入化学物质，如采用油类等作为消泡剂；或采用强氧化性的杀菌剂等控制泡沫。虽然使用化学药剂消除泡沫，有一定的时效，但会增加水处理厂的运行费用，并且在使用化学药剂后，对出水水质产生较大影响和剩余物质的处理都会是问题。在CN1097357A中使用表面活性剂进行消泡，其生产成本高，并且表面活性剂的适用本身就可能会产生一定的泡沫，消泡效率也不理想；在CN16135357A中公开了一种高温消泡剂，由消泡活性物质、乳化剂、有机硅乳化剂、分散介质水构成，成分复杂，使用极其不方便。另外，从环保的角度看，化学消泡剂的不安全还有对人有毒，造成二次污染。 

2、采用机械消泡装置，常用的机械装置有：（1）耙式消泡桨，（2）旋转圆板式消泡装置，（3）旋转叶片机械消泡装置，（4）离心式消泡，（5）变径孔式消泡桨。在CN1692967A、CN1692968A、CN201524436U中均使用了消泡塔，但是消泡塔设备复杂，其通过塔板进行消泡，对塔板制作要求很高，而且绝大多数塔板经常会发生提前泛液，无法操作。在CN201321408Y中公开了一种射水消泡器，通过对水加压喷射消除泡沫，但其使用受到很大的限制，由于水的喷射必然会对整个体系产生影响，在一定的生产中要尽量避免过多水的引入。在CN1244135A中对液体进行搅拌曝气同时消泡，但设备复杂造价昂贵，并不适合工业生产应用。 

泡沫是气体在相对少量液体中的粗分散体系。纯液体不可能维持泡沫的稳定。这可从一个简单的热力学论点加以理解。对于一个单组分系统，它含有足够的表面积将总能量分散在其上，其吉布斯自由能函数为: 

dG=Vdp-SdT-rdA    (1) 

其中r:液体的表面张力 

A:每摩尔的表面积 

在此， $r={\left(\frac{\∂G}{\∂A}\right)}_{T,P}---\left(2\right)$

将(2)式积分，得ΔG＝rΔA    (3) 

其中△G:一定温度和压力下自由能的变化量 

泡沫在不同压力下稳定性不同，压力越大，泡沫越稳定。泡沫质量一定时，压力越大，泡沫半径越小;泡膜的面积越大，液膜变得越薄，排液速度越低。如果将方程(3)用到泡沫，我们可以看到由于泡沫之间的聚结而引起的表面积下降，会减少系统的自由能，从热力学角度来看，由纯液体组成的泡沫是不稳定的。 

从经济性、环保性、实用性等角度综合考虑，机械消泡无疑是最佳选择。现阶段所呈现的各种消泡装置专利中，单纯采用机械力使液膜破裂，在实际应用中势必会有很多不足。新的机械消泡方法亟待研究。针对消泡装置的现状及消泡领域的需求，我单位从泡沫稳定性机理研究出发，结合界面膜的界面铺展性质，深入研究，设计了机械喷射高效消除泡沫装置，在验证试验中，取得良好消泡效果。 

发明内容

本发明的目的，是提供一种污水处理过程中消除泡沫的装置，其所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，从泡沫液膜性质出发研究，提供一种低成本、消泡效果好的泡沫消除装置。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种机械喷射高效消除泡沫装置，包括一个主体罐；一个设置在主体罐前端的文丘里管；一个与文丘里管连接的泡沫喷射管，泡沫经由文丘里管进入泡沫喷射管内；至少一个位于泡沫喷射管下方并与之相连接的折流板，在泡沫喷射管内的破碎液及部分未破碎泡沫经喷口喷出，在折流板的作用下改变方向；至少一个与折流板连接的波纹板，经折流 板改变方向的破碎液及部分未破碎泡沫分布至波纹板的填料上，细泡在填料上平面铺展，气体逃逸，最终消泡；一个位于波纹板下方排出消泡后液体的液体出口。 

所述波纹板的数量没有特殊的限制，优选为1~10个，更优选1~4个。 

所述折流板的数量没有特殊的限制，优选为1~20，更优选为4~8个。 

所述波纹板为

波纹板，选自陶瓷波纹板、聚丙烯孔板波纹板、聚丙烯丝网波纹板、不锈钢孔板波纹板、不锈钢丝网波纹板中的任一种，波纹板具有碾压的细纹。进一步的，所述波纹板经过改性处理，利于细泡铺展从而使气体逃逸进行消泡。 

所述文丘里管由入口圆管段（A）、均压环（B）、圆锥收缩段（C）、圆筒喉部（D）、圆锥扩散段（E）组成，入口圆管段（A）吸泡沫口的直径是圆锥扩散段（E）泡沫出口直径的0.8-1.2倍，圆锥收缩段（C）优选为两种不同的收缩段。 

所述泡沫喷射管是内置多根簇状管道型喷射管，管道内壁为刺状碎泡物。 

所述入口圆管段（A）吸泡沫口的直径是圆锥扩散段（E）泡沫出口直径的1.0倍。 

所述折流板的上端与泡沫喷射管的下端外壁连接；连接可以是任意的形式，如焊接，铆接等等。所述折流板的数目可以根据需要增加或者减少，其数量的确定与普通折流板的确定方法是根据介质性质、流量、换热器大小和折流板大小确定的。 

进一步的，所述折流板与泡沫喷射管连接方式是可拆卸的连接方式，多个折流板沿泡沫喷射管的下端外周均匀分布。 

所述与波纹板连接的折流板的下端的中部或板角或其他位置与波纹板的上端的边相连接，连接可以是任意的形式，如焊接，铆接等等； 

进一步的，所述与波纹板连接的折流板的下端的中部或板角或其他位置与波纹板的上端的边的连接方式是可拆卸的连接方式。 

所述泡沫喷射管、折流板、波纹板位于主体罐内；整个设备与消泡塔不同，其运输使用安装方便快捷。 

本发明在研究泡沫性质和消泡原理的基础上研制而成，其工作原理：利用文丘里管不断形成负压，将泡沫吸入泡沫喷射管内，经过泡沫喷射管拉伸、破碎，破碎液及部分未破碎泡沫由喷口喷出，经折流板改变方向后被分布到一经改性处理的波纹板填料上，细泡在填料平面铺展，气体逃逸，最终造成消泡。本喷射消泡装置适用于因表面活性剂或部分高分子有机物或微生物而产生的泡沫，并可以根据需要改变喷射管喷射速度及填料板填料。 

本发明机械喷射高效消除泡沫装置结构简单，但机理深入。批量生产后，运行成本较低，既不污染环境又高效解决泡沫所带来的困扰；泡沫去除效果稳定高效、安装操作管理均便捷灵活。 

附图说明

图1为本发明结构示意图； 

图2为喷射管侧面图和喷射管剖面图，左图为侧面图，右图为剖面图； 

图3为折流板俯视图； 

图4为波纹板侧面图和波纹板俯视图，左图为侧面图，右图为剖面图； 

图5为文丘里管外形简图； 

图6为折流板与泡沫喷射管的连接结构示意图； 

图7为波纹板与折流板的连接结构示意图；图中标记为：1、主体罐；2、文丘里管；3、喷射管；4、折流板；5、波纹板；6、液体出口；A、入口圆管段；B、均压环；C、圆锥收缩段；D、圆筒喉部；E、圆锥扩散段。 

具体实施方式

下面根据附图和具体实施方式对本发明进一步说明如下： 

本发明机械喷射高效消除泡沫装置包括主体罐与文丘里管构成一个组合体。消泡器的泡沫进口是文丘里管泡沫进口，在主体罐内，文丘里管与泡沫喷射管相接，喷射管下方连接的折流板，以及折流板连接的波纹板填料。在主体罐的底部是液体出口。 

本发明机械喷射高效消除泡沫装置实施例，它是由主体罐与文丘里管构成一 个组合体。图2为喷射管侧面图和喷射管剖面图，左图为侧面图，右图为剖面图；图3为折流板俯视图；图4为波纹板侧面图和波纹板俯视图，左图为侧面图，右图为剖面图；图5为文丘里管外形简图；如图所示： 

消泡器的泡沫进口是文丘里管泡沫进口，在主体罐内，文丘里管与泡沫喷射管相接，通过文丘里管产生的负压，泡沫被吸到泡沫喷射管中，通过喷射管内构件拉伸、破碎，破碎液及部分未破碎泡沫由喷口喷出，喷射管下方连接的折流板，经折流板改变方向后被分布到波纹板填料上。细泡在填料平面铺展，气体逃逸，最终造成消泡。泡沫破碎后的液体经主体罐底部的液体出口流出。 

如图6所示：多个折流板的上端与泡沫喷射管的下端外壁连接，连接可以是任意的形式，如焊接，铆接等等，优选的连接方式是可拆卸的连接方式，多个折流板沿泡沫喷射管的下端外周均匀分布。 

所述折流板的数目可以根据需要增加或者减少，其数量的确定与普通折流板的确定方法一样，也是根据介质性质、流量、换热器大小和折流板大小确定的。如图7所示，与波纹板连接的折流板的下端的中部或板角或其他位置与波纹板的上端的边相连接，连接可以是任意的形式，如焊接，铆接等等，优选的连接方式是可拆卸的连接方式。 

实施例一 

参照图1，泡沫通过文丘里管入口进入文丘里管，入口圆管段吸泡沫口的直径是扩散段泡沫出口直径的0.8倍，在喷射管内，泡沫在管道内壁刺状碎泡物的作用下被拉伸、破碎，随后经过四片折流板进入陶瓷波纹板，细泡进一步在填料上铺展，消泡，最终液体经出口排出主体罐。 

实施例二 

参照图1，泡沫通过文丘里管入口进入文丘里管，入口圆管段吸泡沫口的直径是扩散段泡沫出口直径的1.0倍，在喷射管内，泡沫在管道内壁刺状碎泡物的作用下被拉伸、破碎，随后经过八片折流板进入聚丙烯孔板波纹板，细泡进一步在填料上铺展，消泡，最终液体经出口排出主体罐。 

实施例三 

参照图1，泡沫通过文丘里管入口进入文丘里管，入口圆管段吸泡沫口的直径是扩散段泡沫出口直径的1.2倍，在喷射管内，泡沫在管道内壁刺状碎泡物的作用下被拉伸、破碎，随后经过八片折流板进入聚丙烯丝网波纹板，细泡进一步在填料上铺展，消泡，最终液体经出口排出主体罐。 

实施例四 

参照图1，泡沫通过文丘里管入口进入文丘里管，入口圆管段吸泡沫口的直径是扩散段泡沫出口直径的0.8倍，在喷射管内，泡沫在管道内壁刺状碎泡物的作用下被拉伸、破碎，随后经过四片折流板进入不锈钢孔板波纹板，波纹板填料经改性处理，细泡进一步在填料上铺展，消泡，最终液体经出口排出主体罐。 

实施例五 

参照图1，泡沫通过文丘里管入口进入文丘里管，入口圆管段吸泡沫口的直径是扩散段泡沫出口直径的1.0倍，在喷射管内，泡沫在管道内壁刺状碎泡物的作用下被拉伸、破碎，随后经过八片折流板进入不锈钢丝网波纹板，波纹板填料经改性处理，细泡进一步在填料上铺展，消泡，最终液体经出口排出主体罐。 

实施例六 

参照图1，泡沫通过文丘里管入口进入文丘里管，入口圆管段吸泡沫口的直径是扩散段泡沫出口直径的1.0倍，在喷射管内，泡沫在管道内壁刺状碎泡物的作用下被拉伸、破碎，随后经过八片折流板进入不锈钢丝网波纹板，波纹板填料经改性处理，细泡进一步在填料上铺展，消泡，最终液体经出口排出主体罐。 

Claims (10)

1.一种机械喷射高效消除泡沫装置，其特征在于：包括一个主体罐（1）；一个设置在主体罐（1）前端的文丘里管（2）；一个与文丘里管（2）连接的泡沫喷射管（3），泡沫经由文丘里管（2）进入泡沫喷射管（3）内；至少一个位于泡沫喷射管（3）下方并与之相连接的折流板（4），在泡沫喷射管（3）内的破碎液及部分未破碎泡沫经喷口喷出，在折流板（4）的作用下改变方向；至少一个与折流板（4）连接的波纹板(5)，经折流板（4）改变方向的破碎液及部分未破碎泡沫分布至波纹板（5）的填料上，细泡在填料上平面铺展，气体逃逸，最终消泡；一个位于波纹板（5）下方排出消泡后液体的液体出口（6）。

2.根据权利要求1所述的消除泡沫装置，其特征在于：所述波纹板（5）的数量为1~10个；所述波纹板（5）为“︹”波纹板，选自陶瓷波纹板、聚丙烯孔板波纹板、聚丙烯丝网波纹板、不锈钢孔板波纹板、不锈钢丝网波纹板中的任一种，波纹板具有碾压的细纹。

3.根据权利要求1所述的消除泡沫装置，其特征在于：文丘里管（2）由入口圆管段（A）、均压环（B）、圆锥收缩段（C）、圆筒喉部（D）、圆锥扩散段（E）组成，入口圆管段（A）吸泡沫口的直径是圆锥扩散段（E）泡沫出口直径的0.8-1.2倍，圆锥收缩段（C）优选为两种不同的收缩段。

4.根据权利要求1所述的消除泡沫装置，其特征在于：泡沫喷射管（3）是内置多根簇状管道型喷射管，管道内壁为刺状碎泡物。

5.根据权利要求3所述的消除泡沫装置，其特征在于：所述入口圆管段（A）吸泡沫口的直径是圆锥扩散段（E）泡沫出口直径的1.0倍。

6.根据权利要求1所述的消除泡沫装置，其特征在于：所述折流板（4）的上端与泡沫喷射管（3）的下端外壁连接。

7.根据权利要求6所述的消除泡沫装置，其特征在于：所述折流板（4）与泡沫喷射管（3）连接方式是可拆卸的连接方式，多个折流板（4）沿泡沫喷射管的下端外周均匀分布。

8.根据权利要求1所述的消除泡沫装置，其特征在于：所述与波纹板（5）连接的折流板（4）的下端的中部或板角或其他位置与波纹板（5）的上端的边相连接。

9.根据权利要求8所述的消除泡沫装置，其特征在于：所述与波纹板（5）连接的折流板（4）的下端的中部或板角或其他位置与波纹板（5）的上端的边的连接方式是可拆卸的连接方式。

10.根据权利要求1所述的消除泡沫装置，其特征在于：所述泡沫喷射管（3）、折流板（4）、波纹板（5）位于主体罐（1）内。

Images