CN103191658B - 管流与涡流相结合的溶气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溶气装置，特别是涉及一种管流与涡流相结合的溶气装置；本发明的管流与涡流相结合的溶气装置，水流流程较长、气泡较小、溶气量较大、溶气效率较高、结构较简单并且设备维护较容易；包括管流溶气罐和涡流溶气罐，管流溶气罐包括筒体、内环烧结金属微孔管、外环烧结金属微孔管、螺旋导流板、上压紧板、下支撑板、管流罐进气管、管流罐进水管和管流罐出水管，涡流溶气罐包括组合筒体、顶盖、伞形导流盘、涡流罐进水管、涡流罐出水管、涡流罐进气管。
Description
技术领域
本发明涉及溶气装置技术领域，特别是涉及一种管流与涡流相结合的溶气装置。
背景技术
溶气装置是一种用于增加液体中溶气量的装置，广泛应用于气浮、好氧曝气、臭氧水制造等领域，主要通过空压机-压力罐溶气、射流装置溶气、溶气泵溶气和叶轮溶气这四种方式来实现；然而，现有的空压机-压力罐溶气装置的压力溶气罐体积较大、若是填料式的溶气罐还容易堵塞；溶气泵溶气装置设备虽然较少，但溶气效率较低；涡流溶气装置的机械设备维护、维修成本较高；叶轮溶气装置产生的气泡较大、气泡利用率较低、气浮效果较差。
中国专利公告号为CN201551967U二级涡流微孔溶气装置，采用微孔布气管溶气，水流是从溶气装置的顶部进入，并从底部排出；这种溶气装置结构简单，但存在水流流程较短、气泡较大、溶气效率较低的问题。
中国专利公告号为CN2652916Y的一种旋流溶气装置，采用微孔板溶气，水流从一端集中切向进入，从另一端集中切向流出；这种溶气装置结构简单，但也存在水流流程较短、气泡较大、溶气效率较低的问题。
中国专利公告号为CN201614307U的旋流式高效溶气罐，采用气水混合强力溶气，水流切向从罐侧下部集中进入，从罐侧上部切向流出，罐内设置三层旋流板和二层档板，进而产生水流上升中的旋流；这种溶气装置虽然结构简单，但存在水流流程较短、溶气效率较低的问题。
中国专利公告号为CN101347687A的一种带微细气泡含油水的发生装置，采用微孔布气管溶气，柱状溶气水发生器中可以放置多根微孔管，水流切向进入装置，以螺旋流形式通过微孔管，并后接大气泡去除器，去除未溶解的气体；这种溶气装置在微孔管中造成了旋流，加强了气体向水中的传质，但是水的流程相对还是较短，水气接触面较小，溶气效率有待提高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种水流流程较长、气泡较小、溶气量较大、溶气效率较高、结构较简单并且设备维护较容易的管流与涡流相结合的溶气装置。
本发明的管流与涡流相结合的溶气装置，包括管流溶气罐和涡流溶气罐，所述管流溶气罐包括筒体、内环烧结金属微孔管、外环烧结金属微孔管、螺旋导流板、上压紧板、下支撑板、管流罐进气管、管流罐进水管和管流罐出水管，所述涡流溶气罐包括组合筒体、顶盖、伞形导流盘、涡流罐进水管、涡流罐出水管、涡流罐进气管；
所述上压紧板固定安装在所述筒体的顶部，所述下支撑板固定安装在所述筒体的底部，所述外环烧结金属微孔管沿同一轴心套装在所述内环烧结金属微孔管上，并围成环状的螺旋上升水通道，所述螺旋导流板安装在所述螺旋上升水通道内，所述内环烧结金属微孔管和外环烧结金属微孔管的顶部固定在所述上压紧板上，并且底部固定在所述下支撑板上，所述内环烧结金属微孔管和外环烧结金属微孔管上设置有微孔，所述内环烧结金属微孔管的内部空腔为轴向空气通道，所述外环烧结金属微孔管与所述筒体之间的环形空腔为环形空气通道，所述管流罐进气管与所述环形空气通道和轴向空气通道相通，所述管流罐进水管与所述螺旋上升水通道的底部相通，所述管流罐出水管与所述螺旋上升水通道的顶部相通；
所述组合筒体的上方为筒状结构，并且下方为锥筒结构，所述顶盖安装在所述组合筒体的顶部，并在所述顶盖上设置有涡流罐进水管和涡流罐进气管，所述组合筒体内部空腔的上方固定有伞形导流盘，并且所述伞形导流盘与涡流罐进水管的进水水流方向相垂直，所述组合筒体的底部设置有所述涡流罐出水管，所述涡流罐进水管与所述管流罐出水管相通。
进一步的，所述管流溶气罐还包括上端盖、下端盖、进水嘴、进水管套管、出水嘴、出水管套管、管流罐气压表、管流罐放气阀和放空管，所述涡流溶气罐还包括涡流罐气压表、涡流罐放气阀；
所述上端盖设置在所述上压紧板的上方，并与所述上压紧板围成上气室，所述下端盖设置在所述下支撑板的下方，并与所述下支撑板围成下气室，所述上压紧板上设置有上压紧板中心通气孔和上压紧板周边通气孔，所述下支撑板上设置有下支撑板中心通气孔、下支撑板周边通气孔，所述环形空气通道通过所述上压紧板周边通气孔和下支撑板周边通气孔分别与所述上气室和下气室连通，所述轴向空气通道通过所述上压紧板中心通气孔和下支撑板中心通气孔分别与所述上气室和下气室连通，所述上端盖上设置有管流罐气压表和管流罐放气阀，所述下端盖上设置有放空管，所述管流罐进气管与所述下气室相通，所述进水嘴和出水嘴分别切向安装在所述外环烧结金属微孔管的顶部和底部，并与所述螺旋上升水通道连通，所述进水嘴和出水嘴的外侧分别套装有进水管套管和出水管套管，所述管流罐进水管和管流罐出水管分别固定在所述进水管套管和出水管套管上，并分别与所述进水嘴和出水嘴相连；
所述顶盖上分别安装有所述涡流罐气压表、涡流罐放气阀。
进一步的，所述内环烧结金属微孔管和外环烧结金属微孔管均为烧结多孔钛管，所述烧结多孔钛管管壁上的微孔孔径小于或等于5μm，开孔率为20-60％。
进一步的，所述螺旋导流板内缘焊接在所述内环烧结金属微孔管的外壁，所述螺旋导流板外缘套装有U型橡胶密封套。
进一步的，所述上压紧板上设置有上压紧板内环固定凸起和上压紧板外环固定凸起，并在所述上压紧板内环固定凸起和上压紧板外环固定凸起与上压紧板的内角上设置上压紧板内环密封圈和上压紧板外环密封圈，所述下支撑板上设置有下支撑板内环固定凸起和下支撑板外环固定凸起，并在所述下支撑板内环固定凸起和下支撑板外环固定凸起与下支撑板的内角上设置下支撑板内环密封圈和下支撑板外环密封圈。
进一步的，所述进水嘴通过螺纹与所述管流罐进水管相连，所述出水嘴通过螺纹与所述管流罐出水管相连，所述管流罐进水管通过法兰固定在所述进水管套管上，所述管流罐出水管通过法兰固定在所述出水管套管。
进一步的，所述伞形导流盘的轴向上固定设置有螺旋导流叶片，边缘上设置导流格栅，并在顶部设置有导流罩，所述导流格栅的导流方向与所述螺旋导流叶片的导流方向一致。
进一步的，所述涡流罐进气管的底端穿过所述涡流罐进水管和伞形导流盘，并达到在涡流所形成的倒空气锥上方。
进一步的，所述管流罐进水管前还设置有空气过滤器。
进一步的，所述内环烧结金属微孔管和外环烧结金属微孔管均为至少两个，并形成至少两个螺旋上升水通道，所述螺旋上升水通道之间首尾通过管道相连安装在所述筒体内，所述管流罐进水管和管流罐出水管分别与相应螺旋上升水通道的底部和顶部相通，或者所述螺旋上升水通道并排安装在所述筒体内，并且所述管流罐进水管和管流罐出水管分别与所有的螺旋上升水通道的底部和顶部均相通。
与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明的管流与涡流相结合的溶气装置，水流流程较长、溶气量较大、气泡较小、溶气效率较高、结构较简单并且设备维护较容易。
附图说明
图1是本发明的管流与涡流相结合的溶气装置的结构示意图。
图2是本发明的管流与涡流相结合的溶气装置A-A向的剖视图。
图3是本发明的管流与涡流相结合的溶气装置B-B向的剖视图。
图4是本发明的管流与涡流相结合的溶气装置C-C向的剖视图。
图5是本发明的管流与涡流相结合的溶气装置D-D向的剖视图。
图6是本发明中伞形导流盘的内部结构图。
图7是本发明的中内环烧结金属微孔管、外环烧结金属微孔管和螺旋导流板的结构示意图。
图8是本发明中螺旋导流板连接方式的结构示意图。
其中：1、筒体，2、上端盖，3、下端盖，4、内环烧结金属微孔管，5、外环烧结金属微孔管，6、螺旋导流板，7、上压紧板，8、下支撑板，9、管流罐进气管，10、放空管，11、管流罐进水管，12、进水嘴，13、进水管套管，14、管流罐出水管，15、出水嘴，16、出水管套管，17、管流罐气压表，18、管流罐放气阀，19、组合筒体，20、顶盖，21、伞形导流盘，22、涡流罐进水管，23、涡流罐出水管，24、涡流罐进气管，25、涡流罐气压表，26、涡流罐放气阀，27、管流溶气罐，28、涡流溶气罐，29、管流罐进水压力表，30，管流罐出水压力表，31、下端盖侧壁，32，涡流罐出水压力表，61、U型密封套，71、上压紧板中心通气孔，72、上压紧板周边通气孔，73、上压紧板内环固定凸起，74、上压紧板外环固定凸起，75、上压紧板内环密封圈，76、上压紧板外环密封圈，81、下支撑板中心通气孔，82、下支撑板周边通气孔，83、下支撑板内环固定凸起，84、下支撑板外环固定凸起，85、下支撑板内环密封圈，86、下支撑板外环密封圈，91、空气过滤器，111、进水管外螺纹，121、进水嘴内螺纹，131、进水套管法兰盘，132、进水套管环形密封填料，133、进水套管压紧法兰盘，141、出水管内螺纹，151、出水嘴外螺纹，161、出水套管法兰盘，162、出水套管环形密封填料，163、出水套管压紧法兰盘，211、螺旋导流叶片，212、导流格栅，213、导流罩。
A、环形空气通道，B、轴向空气通道，C、螺旋上升水通道，D、上气室，E、下气室，F、气顶，G、倒空气锥。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图8所示，本发明的管流与涡流相结合的溶气装置，包括管流溶气罐27和涡流溶气罐28，管流溶气罐27包括筒体1、内环烧结金属微孔管4、外环烧结金属微孔管5、螺旋导流板6、上压紧板7、下支撑板8、管流罐进气管9、管流罐进水管11和管流罐出水管14，涡流溶气罐28包括组合筒体19、顶盖20、伞形导流盘21、涡流罐进水管22、涡流罐出水管23、涡流罐进气管24；上压紧板7固定安装在筒体1的顶部，下支撑板8固定安装在筒体1的底部，外环烧结金属微孔管5沿同一轴心套装在内环烧结金属微孔管4上，并围成环状的螺旋上升水通道C，螺旋导流板6安装在螺旋上升水通道C内，内环烧结金属微孔管4和外环烧结金属微孔管5的顶部固定在上压紧板7上，并且底部固定在下支撑板8上，内环烧结金属微孔管4和外环烧结金属微孔管5上设置有微孔，内环烧结金属微孔管4的内部空腔为轴向空气通道B，外环烧结金属微孔管5与筒体1之间的环形空腔为环形空气通道A，管流罐进气管9与环形空气通道A和轴向空气通道B相通，管流罐进水管11与螺旋上升水通道C的底部相通，管流罐出水管14与螺旋上升水通道C的顶部相通；组合筒体(19)的上方为筒状结构，并且下方为锥筒结构，顶盖20安装在组合筒体19的顶部，并在顶盖上设置有涡流罐进水管22和涡流罐进气管24，组合筒体19内部空腔的上方固定有伞形导流盘21，并且伞形导流盘21与涡流罐进水管22的进水水流方向相垂直，组合筒体19的底部设置有涡流罐出水管23，涡流罐进水管22与管流罐出水管14相通。
为了便于安装，提高设备的稳定性、安全性和易于维护性，管流溶气罐27还包括上端盖2、下端盖3、进水嘴12、进水管套管13、出水嘴15、出水管套管16、管流罐气压表17、管流罐放气阀18和放空管10，涡流溶气罐28还包括涡流罐气压表25、涡流罐放气阀26；上端盖2设置在上压紧板7的上方，并与上压紧板7围成上气室D，下端盖3设置在下支撑板8的下方，并与下支撑板8围成下气室E，上压紧板7上设置有上压紧板中心通气孔71和上压紧板周边通气孔72，下支撑板8上设置有下支撑板中心通气孔81、下支撑板周边通气孔82，环形空气通道A通过上压紧板周边通气孔72和下支撑板周边通气孔82分别与上气室D和下气室E连通，轴向空气通道B通过上压紧板中心通气孔71和下支撑板中心通气孔81分别与上气室D和下气室E连通，上端盖2上设置有管流罐气压表17和管流罐放气阀18，下端盖3上设置有放空管10，管流罐进气管9与下气室E相通，并可安装在下端盖侧壁31上，进水嘴12和出水嘴15分别切向安装在外环烧结金属微孔管5的顶部和底部，并与螺旋上升水通道C连通，进水嘴12和出水嘴15的外侧分别套装有进水管套管13和出水管套管16，管流罐进水管11和管流罐出水管14分别固定在进水管套管13和出水管套管16上，并分别与进水嘴12和出水嘴15相连；顶盖20上分别安装有涡流罐气压表25、涡流罐放气阀26。
为了产生数量更多、更细小的微气泡，内环烧结金属微孔管4和外环烧结金属微孔管5均为烧结多孔钛管，烧结多孔钛管管壁上的微孔孔径小于或等于5μm，开孔率为20-60％。
为了螺旋上升水流不发生短流及安装简便，螺旋导流板6内缘焊接在内环烧结金属微孔管4的外壁，螺旋导流板6外缘套装有U型橡胶密封套61。
为了有效紧固内环烧结金属微孔管和外环烧结金属微孔管，上压紧板7上设置有上压紧板内环固定凸起73和上压紧板外环固定凸起74，并在上压紧板内环固定凸起73和上压紧板外环固定凸起74与上压紧板7的内角上设置上压紧板内环密封圈75和上压紧板外环密封圈76，下支撑板8上设置有下支撑板内环固定凸起83和下支撑板外环固定凸起84，并在下支撑板内环固定凸起83和下支撑板外环固定凸起84与下支撑板8的内角上设置下支撑板内环密封圈85和下支撑板外环密封圈86。
为了提高设备部件的稳定性和密封性，进水嘴12通过螺纹与管流罐进水管11相连，出水嘴15通过螺纹与管流罐出水管14相连，管流罐进水管11通过法兰固定在进水管套管13上，管流罐出水管14通过法兰固定在出水管套管16；具体实施中，可以通过在进水嘴12上设置外螺纹121，并在管流罐进水管11上设置有与外螺纹相配合的内螺纹111来实现，另外，进水管套管13和管流罐进水管11同轴，并且进水管套管13焊接在筒体1上，进水套管压紧法兰盘133通过压紧在进水套管法兰盘131上的进水套管环形密封填料132保证筒体1的气密性；另外，可以通过在出水嘴15上设置外螺纹151，并在管流罐出水管14上设置有与外螺纹相配合的内螺纹141来实现，另外，出水管套管16和管流罐出水管14同轴，并且出水管套管16焊接在筒体1上，出水套管压紧法兰盘163通过压紧在出水套管法兰盘161上的出水套管环形密封填料162保证筒体1的气密性。
为了在旋流罐28内部的上方形成均匀、稳定的环向流，伞形导流盘21的轴向上固定设置有螺旋导流叶片211，边缘上设置导流格栅212，并在顶部设置有导流罩213，导流格栅212的导流方向与螺旋导流叶片211的导流方向一致。
为了二次溶气，即补给进水溶解性气体，有效提高溶气效率，涡流罐进气管24的底端穿过涡流罐进水管22和伞形导流盘21，并达到在涡流所形成的倒空气锥G上方。
为了避免油颗粒和细小的固体颗粒堵塞内环金属微孔管4和外环金属微孔管5，管流罐进水管11前还设置有空气过滤器91。
为了进一步提高溶气效率，有效增加水流流程，内环烧结金属微孔管4和外环烧结金属微孔管5均为至少两个，并形成至少两个螺旋上升水通道C，螺旋上升水通道C之间首尾通过管道相连安装在筒体1内，管流罐进水管11和管流罐出水管14分别与相应螺旋上升水通道C的底部和顶部相通，或者螺旋上升水通道C并排安装在筒体1内，并且管流罐进水管11和管流罐出水管14分别与所有的螺旋上升水通道C的底部和顶部均相通。
另外，为了有效检测设备进出水口的水压，管流罐进水管11上还设置有管流罐进水压力表29，管流罐出水管14上还设置有管流罐出水压力表30，涡流罐出水管23上设置有涡流罐出水压力表32
另外，本发明的管流与涡流相结合的溶气装置中，所用的空气压缩机为无油型。
具体使用过程中，水流切向进入管流溶气罐27中由内环烧结金属微孔管4和外环烧结金属微孔管5构成的螺旋上升水通道C，沿螺旋板6形成螺旋上升流；待溶气体由管流溶气罐27底部进入下气室E，一部分通过下支撑板8上的下支撑板中心通气孔81进入内环烧结金属微孔管4内的轴向空气通道B，另一部分通过下支撑板8上的周边通气孔82进入由外环烧结金属微孔管5和筒体1组成的环形空气通道A，轴向空气通道A、环形空气通道B与上气室D相通。管流溶气罐27中的气压稍高于水的压力，待溶气体从内环烧结金属微孔管4外壁、外环烧结金属微孔管5内壁上析出形成微小气泡；螺旋上升水通道C中的水流在盘旋向上流动过程中切割刚析出的微小气泡形成更小、更多的微细气泡，实现制造微细气泡及气体的溶解功能；夹带未溶解的微小气泡的水流从管流溶气罐27上部切向引出进入涡流溶气罐28；进入涡流溶气罐28的水流经伞形导流盘21、螺旋导流叶片211和导流格栅212后变成沿组合筒体19下部流动的环向流；进水中未溶解的微小气泡在环流中合成大的气泡并溢出进入涡流溶气罐28内的气顶F，形成一定压力后从涡流罐放气阀26中自动排除；涡流罐进气管24穿过涡流罐进水管22、伞形导流盘21后插到涡流溶气罐28中部的倒空气锥G中间，补充待溶气体；环向流由于重力在下降过程中形成螺旋状的涡流，进水在涡流溶气罐28中盘旋多次后才流入涡流罐出水管23，在此期间水流和倒锥形空气柱G的界面不断更新，加上高压气体的输入和涡流的卷入切割作用，又溶解了大量的气体和微细气泡，大大提高了溶气速度和溶气效率。
另外，安装时，还可以在管流溶气罐27后面可以串联多个涡流溶气罐28，或者采取管流溶气罐27、涡流溶气罐28、管流溶气罐27和涡流溶气罐28依次交替串联的组合方式。
实施例一
本发明的管流与涡流相结合的溶气装置，可作为高效气浮溶气设备用于含油废水、含悬浮物废水处理，将待处理水的管道通过法兰或其他方式连接到管流罐进水管11，将涡流罐出水管23连接到进气浮池接触区的溶气水管道上，接通压缩空气管道，即可投入使用。具体实施方式如下所示：
原水流量3m3/h，原水乳化油160mg/L，SS50mg/L。
设计流程：进水→管流溶气罐27→涡流溶气罐28→气浮池→出水。
采用对废水全流溶气的方式，废水经加压泵加压后依次通过管流溶气罐27和涡流溶气罐28，压缩空气通过空气过滤器91除去油颗粒和固体颗粒物后进入管流溶气罐27中的下气室E，经下气室缓冲后由下支撑板中心通气孔81进入轴向空气通道B，由下支撑板周边通气孔82进入环形空气通道A，轴向空气通道B内的压缩空气通过内环烧结金属微孔管4向废水中溶气，环形空气通道A中的压缩空气通过外环烧结金属微孔管5向废水中溶气，与此同时，压缩空气进入涡流溶气罐28中的倒空气锥G直接向废水中溶气；操作时，管流溶气罐27和涡流溶气罐28中的气压稍大于水压，气体就会源源不断溶解进入废水中，由于管流溶气罐27和涡流溶气罐28中水的特殊流态，废水在流动过程中乳化油颗粒的碰撞机会大大增强，快速完成脱稳、凝聚，结合成微小絮粒，涡流溶气罐28出来的废水经过释放器时释压，原先废水中溶解的大量气体生成新的微气泡，一部分吸附在微絮粒上，另一部在微絮粒内长大，带气微絮粒进一步在接触区碰撞、吸附，长大成絮体，以浮渣的形式上浮至水面被刮渣机刮除。
本装置水流流程长，溶气充分，溶气量大，溶气效率可达90％以上，并且气泡多而细小，气浮效果好，在不加化学药剂条件下，出水SS分别可至80mg/L，SS30mg/L，分别去除率为50％、40％；设备没有机械传动部件，操作简单，可冬天在室内进行连续回收油。
实施例二
本发明的管流与涡流相结合的溶气装置，可作为溶气、絮凝一体化设备用于含油废水、含悬浮物废水处理。将待处理水的管道通过法兰或其他方式连接到管流罐进水管11，将涡流罐出水管23连接到进气浮池接触区的溶气水管道上，在管流罐进水管11上增设化学药剂投加系统，如PAC投加系统，在涡流罐进水管22上增设化学药剂投加系统，如PAM投加系统，接通压缩空气管道，即可投入使用。具体实施方式如下所示：
原水流量5m3/h，原水乳化油200mg/L，SS60mg/L。
设计流程为：进水→管流溶气罐27→一级涡流溶气罐→二级涡流溶气罐→气浮池→出水。
含油和含悬浮物的废水被加压泵加压后依次通过管流溶气罐27、一级涡流溶气罐、二级涡流溶气罐，将配置成一定浓度的混凝剂PAC加入到管流溶气罐27的管流罐进水管11中，将配置成一定浓度的絮凝剂PAM在二级涡流溶气罐前的涡流罐进水管22中，同时将压缩空气通往管流罐进气管9、一级涡流溶气罐的涡流罐进气管24、二级涡流罐的涡流罐进气管24中，压缩空气分别进入管流溶气罐27中环形空气通道A通过外环烧结金属微孔管5向废水中溶气，进入轴向空气通道B通过内环烧结金属微孔管4向废水中溶气，进入一级涡流溶气罐的倒空气锥G中直接向废水溶气，进入二级涡流溶气罐中的倒空气锥G中直接向废水溶气。
废水首先在管流溶气罐27的螺旋上升通道C中进行螺旋上升运动，完成乳化油及SS的脱稳，然后进入一级涡流溶气罐中，大量脱稳颗粒凝聚微小絮粒，在二级涡流溶气罐中，絮凝剂PAM通过吸附架桥和网捕作用，和生成的微小絮体结合生成密实的絮粒，经过涡流溶气罐后的废水已经溶解了大量的气体，经释放器释压后，絮粒中的溶解性气体和气核迅速膨胀，原先的絮粒变成中空超轻絮体，快速上升至水面形成浮渣，并被刮渣机去除。
本设备串联两级涡流溶气罐，这种多段、立体式溶气装置的水流流程更长，溶气量大，溶气效率更高，并且大量的溶解性气体和气核进入絮粒中，生成的浮渣很轻，后续的分离池可以设计为传统长度的二分之一；另外，由于本设备的溶气量大而且气泡的利用率很高，出水乳化油含量可降至10mg/L，SS降至10mg/L，不存在传统填料式溶气罐的堵塞问题，也大大减轻了后续过滤设备的负荷，延长了其反洗周期。
实施例三
本发明的管流与涡流相结合的溶气装置，可作为臭氧氧化混合设备处理含酚废水，将待处理水的管道通过法兰或其他方式连接到管流罐进水管11，即可投入使用。具体实施方式如下所示：
废水取自某金矿，流量3.3m3/h，其中CN-为25mg/L，pH为6.9。
设计流程为：进水→管流溶气罐27→涡流溶气罐28→出水。
臭氧发生器产生的浓度为20mg/L的臭氧；臭氧分别进入管流溶气罐27中环形空气通道A，并通过外环烧结金属微孔管5向废水中溶解臭氧，进入轴向空气通道B，并通过内环烧结金属微孔管4向废水中溶解臭氧，进入涡流溶气罐28的倒空气锥G，继续向废水中溶气臭氧。
含CN-废水经加压泵加压后依次进入管流溶气罐27和涡流溶气罐28，废水中的CN-在管流溶气罐27的螺旋上升通道C中与溶进的臭氧进行强烈的混合、接触，CN-被氧化成CO2和N2，完成高级氧化后的废水由管流溶气罐27进入涡流溶气罐28并遇到伞形导流盘21，在伞形导流盘21中螺旋导流叶片211的导流中变成环形流和涡流，此时在管流溶气罐27由于化学反应产生的难容的CO2和N2会溢出至涡流溶气罐28的气顶F，通过涡流溶气罐放气阀26及时导出系统。
由于本设备流程长，溶气效率高，较原先的微孔扩散器、鼓泡塔或喷射器、涡轮混合器，停留时间大大减小，总接触时间仅8min，设备容积大大减小。本设备的水流流速大，混合能力增强，去除氰化物效率高，在臭氧投加量180mg/L的情况下，残余氰化物浓度可以降至0.4mg/L，去除率高达98％。
实施例四
本发明的管流与涡流相结合的溶气装置，可作为臭氧水制备设备用于器具消毒，将待处理水的管道通过法兰或其他方式连接到管流罐进水管11，将涡流罐出水管23连接到下一个处理单元，即可投入使用。具体实施方式如下所示：
高效臭氧发生器产生的浓度为50mg/L臭氧，对自来水进行全流溶气，臭氧分别进入管流溶气罐27中环形空气通道A，并通过外环烧结金属微孔管5向废水中溶气，并进入轴向空气通道B，并通过内环烧结金属微孔管4向废水中溶气，进入涡流溶气罐28中的倒空气锥G直接向废水溶气，在溶气中要保证臭氧气压稍大于水压，涡流溶气罐28的放气阀26可接臭氧毁灭器，把多余的未溶解的臭氧去除掉。
和溶解空气的过程类似，水流在全程可以溶解大量的臭氧。
本设备流程长，处理量大，溶气效率可达90％以上，可把自来水制成20ppm高浓度臭氧水，臭氧利用率高达80％以上，气水混合比1∶3以上；相比传统的曝气头曝气法、文丘里射流混合法、气液混合泵等臭氧水制备设备，本设备处理量大，效率高，更加简单、易于维护。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种管流与涡流相结合的溶气装置，其特征在于，包括管流溶气罐(27)和涡流溶气罐(28)，所述管流溶气罐(27)包括筒体(1)、内环烧结金属微孔管(4)、外环烧结金属微孔管(5)、螺旋导流板(6)、上压紧板(7)、下支撑板(8)、管流罐进气管(9)、管流罐进水管(11)和管流罐出水管(14)，所述涡流溶气罐(28)包括组合筒体(19)、顶盖(20)、伞形导流盘(21)、涡流罐进水管(22)、涡流罐出水管(23)、涡流罐进气管(24)；
所述上压紧板(7)固定安装在所述筒体(1)的顶部，所述下支撑板(8)固定安装在所述筒体(1)的底部，所述外环烧结金属微孔管(5)沿同一轴心套装在所述内环烧结金属微孔管(4)上，并围成环状的螺旋上升水通道(C)，所述螺旋导流板(6)安装在所述螺旋上升水通道(C)内，所述内环烧结金属微孔管(4)和外环烧结金属微孔管(5)的顶部固定在所述上压紧板(7)上，并且底部固定在所述下支撑板(8)上，所述内环烧结金属微孔管(4)和外环烧结金属微孔管(5)上设置有微孔，所述内环烧结金属微孔管(4)的内部空腔为轴向空气通道(B)，所述外环烧结金属微孔管(5)与所述筒体(1)之间的环形空腔为环形空气通道(A)，所述管流罐进气管(9)与所述环形空气通道(A)和轴向空气通道(B)相通，所述管流罐进水管(11)与所述螺旋上升水通道(C)的底部相通，所述管流罐出水管(14)与所述螺旋上升水通道(C)的顶部相通；
所述组合筒体(19)的上方为筒状结构，并且下方为锥筒结构，所述顶盖(20)安装在所述组合筒体(19)的顶部，并在所述顶盖上设置有涡流罐进水管(22)和涡流罐进气管(24)，所述组合筒体(19)内部空腔的上方固定有伞形导流盘(21)，并且所述伞形导流盘(21)与涡流罐进水管(22)的进水水流方向相垂直，所述组合筒体(19)的底部设置有所述涡流罐出水管(23)，所述涡流罐进水管(22)与所述管流罐出水管(14)相通。
2.如权利要求1所述的管流与涡流相结合的溶气装置，其特征在于，所述管流溶气罐(27)还包括上端盖(2)、下端盖(3)、进水嘴(12)、进水管套管(13)、出水嘴(15)、出水管套管(16)、管流罐气压表(17)、管流罐放气阀(18)和放空管(10)，所述涡流溶气罐(28)还包括涡流罐气压表(25)、涡流罐放气阀(26)；
所述上端盖(2)设置在所述上压紧板(7)的上方，并与所述上压紧板(7)围成上气室(D)，所述下端盖(3)设置在所述下支撑板(8)的下方，并与所述下支撑板(8)围成下气室(E)，所述上压紧板(7)上设置有上压紧板中心通气孔(71)和上压紧板周边通气孔(72)，所述下支撑板(8)上设置有下支撑板中心通气孔(81)、下支撑板周边通气孔(82)，所述环形空气通道(A)通过所述上压紧板周边通气孔(72)和下支撑板周边通气孔(82)分别与所述上气室(D)和下气室(E)连通，所述轴向空气通道(B)通过所述上压紧板中心通气孔(71)和下支撑板中心通气孔(81)分别与所述上气室(D)和下气室(E)连通，所述上端盖(2)上设置有管流罐气压表(17)和管流罐放气阀(18)，所述下端盖(3)上设置有放空管(10)，所述管流罐进气管(9)与所述下气室(E)相通，所述进水嘴(12)和出水嘴(15)分别切向安装在所述外环烧结金属微孔管(5)的顶部和底部，并与所述螺旋上升水通道(C)连通，所述进水嘴(12)和出水嘴(15)的外侧分别套装有进水管套管(13)和出水管套管(16)，所述管流罐进水管(11)和管流罐出水管(14)分别固定在所述进水管套管(13)和出水管套管(16)上，并分别与所述进水嘴(12)和出水嘴(15)相连；
所述顶盖(20)上分别安装有所述涡流罐气压表(25)、涡流罐放气阀(26)。
3.如权利要求1所述的管流与涡流相结合的溶气装置，其特征在于，所述内环烧结金属微孔管(4)和外环烧结金属微孔管(5)均为烧结多孔钛管，所述烧结多孔钛管管壁上的微孔孔径小于或等于5μm，开孔率为20-60％。
4.如权利要求1所述的管流与涡流相结合的溶气装置，其特征在于，所述螺旋导流板(6)内缘焊接在所述内环烧结金属微孔管(4)的外壁，所述螺旋导流板外缘套装有U型橡胶密封套(61)。
5.如权利要求1所述的管流与涡流相结合的溶气装置，其特征在于，所述上压紧板(7)上设置有上压紧板内环固定凸起(73)和上压紧板外环固定凸起(74)，并在所述上压紧板内环固定凸起(73)和上压紧板外环固定凸起(74)与上压紧板(7)的内角上设置上压紧板内环密封圈(75)和上压紧板外环密封圈(76)，所述下支撑板(8)上设置有下支撑板内环固定凸起(83)和下支撑板外环固定凸起(84)，并在所述下支撑板内环固定凸起(83)和下支撑板外环固定凸起(84)与下支撑板(8)的内角上设置下支撑板内环密封圈(85)和下支撑板外环密封圈(86)。
6.如权利要求2所述的管流与涡流相结合的溶气装置，其特征在于，所述进水嘴(12)通过螺纹与所述管流罐进水管(11)相连，所述出水嘴(15)通过螺纹与所述管流罐出水管(14)相连，所述管流罐进水管(11)通过法兰固定在所述进水管套管(13)上，所述管流罐出水管(14)通过法兰固定在所述出水管套管(16)。
7.如权利要求1所述的管流与涡流相结合的溶气装置，其特征在于，所述伞形导流盘(21)的轴向上固定设置有螺旋导流叶片(211)，边缘上设置导流格栅(212)，并在顶部设置有导流罩(213)，所述导流格栅(212)的导流方向与所述螺旋导流叶片(211)的导流方向一致。
8.如权利要求1所述的管流与涡流相结合的溶气装置，其特征在于，所述涡流罐进气管(24)的底端穿过所述涡流罐进水管(22)和伞形导流盘(21)，并达到在涡流所形成的倒空气锥(G)上方。
9.如权利要求1所述的管流与涡流相结合的溶气装置，其特征在于，所述管流罐进水管(11)前还设置有空气过滤器(91)。
10.如权利要求1所述的管流与涡流相结合的溶气装置，其特征在于，所述内环烧结金属微孔管(4)和外环烧结金属微孔管(5)均为至少两个，并形成至少两个螺旋上升水通道(C)，所述螺旋上升水通道(C)之间首尾通过管道相连安装在所述筒体(1)内，所述管流罐进水管(11)和管流罐出水管(14)分别与相应螺旋上升水通道(C)的底部和顶部相通，或者所述螺旋上升水通道(C)并排安装在所述筒体(1)内，并且所述管流罐进水管(11)和管流罐出水管(14)分别与所有的螺旋上升水通道(C)的底部和顶部均相通。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150107 |