CN105344247B - 气体加速式净水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体加速式净水装置，包括：壳体，其为两端开口的中空圆柱状结构，壳体内部靠近壳体的第一端的开口处设置一鼓风机；第一喷头和第二喷头，其均设置于壳体内部，且均位于鼓风机的下游，第一喷头与第二喷头通过一转轴固定连接，转轴上环设有多个风叶，鼓风机向多个风叶提供气流带动多个风叶旋转，以驱动转轴旋转，第一喷头的圆周侧壁设有多个第一喷口，每个第一喷口均连有一个第一喷管，第二喷头的侧壁设有多个第二喷口，每个第二喷口均连有一个第二喷管；超声波探头，超声波发生器使超声波探头在第一状态、第二状态和第三状态间切换；超滤膜；集水桶；控制器。本发明的污水过滤效率高，能耗较小。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域。更具体地说，本发明涉及一种气体加速式净水装置。
背景技术
超滤膜过滤作为新型的水处理技术，能够有效地去除水中的颗粒物，降低水浊度，并能去除大分子有机污染物，几乎100％的截留两虫、水蚤、红虫、藻类、细菌甚至病毒等微生物。而且超滤膜过滤装置可在常温下操作、无相变。
超滤膜过滤一般具有多根膜丝，通过给污水施加高压，迫使污水中的净水透过膜丝，而污水中的杂质不透过超滤膜，实现对污水的净化。但是目前的超滤膜过滤装置需要较大的压力，能耗很大，而且污水有一定的密度和粘度，非常不利于过滤，容易堵塞超滤膜，过滤效率较低。因此，亟需设计一种新型的、能耗低、过滤效率高的超滤膜过滤装置。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种气体加速式净水装置，其首先将污水雾化，然后用超滤膜过滤，提高了污水的过滤效率，减小了能耗。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种气体加速式净水装置，包括：
壳体，其为两端开口的中空圆柱状结构，所述壳体水平设置，所述壳体内部靠近所述壳体的第一端的开口处设置一鼓风机；
第一喷头和第二喷头，其均设置于所述壳体内部，且均位于所述鼓风机的下游，所述第一喷头与所述第二喷头均为圆盘状中空结构，且所述第一喷头和所述第二喷头的轴线均与所述壳体的轴线垂直，所述第一喷头与所述第二喷头通过一转轴固定连接，且对称设置在所述转轴的两端，所述转轴上环设有多个风叶，所述多个风叶均呈弧形，弧度为12-15°，所述鼓风机向所述多个风叶提供气流带动所述多个风叶旋转，以驱动所述转轴旋转，所述第一喷头背离所述第二喷头的一侧表面的中心设置有第一进水口，所述第一进水口通过第一进水管与污水源连通，所述第二喷头背离所述第一喷头的一侧表面的中心设置有第二进水口，所述第二进水口通过第二进水管与污水源连通，所述第一进水管与所述第二进水管上均设置有高压泵，所述第一喷头的圆周侧壁设有多个第一喷口，每个第一喷口均连有一个第一喷管，其喷水方向均与所述第一喷头的圆周侧壁的切线呈3-6°角，所述第二喷头的侧壁设有多个第二喷口，每个第二喷口均连有一个第二喷管，其喷水方向均与所述第二喷头的圆周侧壁的切线呈3-6°角；
超声波探头，其均设置于所述壳体外表面，且位于所述第一喷头的下游，所述超声波探头与超声波发生器连接，所述超声波发生器使所述超声波探头在第一状态、第二状态和第三状态间切换，当所述超声波探头处于第一状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照40-50kHz的超声波，当所述超声波探头处于第二状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照60-70kHz的超声波，当所述超声波探头处于第三状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照80-100kHz的超声波；
超滤膜，其设置于所述第一喷头下游，所述超滤膜的四周边缘处与所述壳体的内壁紧密连接将所述壳体分隔成两个空间，所述超滤膜面向所述喷头的一面为弧形凹面，所述弧形凹面的曲率半径为15-20毫米；
集水桶，其与所述壳体的第二端连通，以承接经所述超滤膜过滤得到的净水；
控制器，其与所述鼓风机连接和所述超声波发生器均连接，所述控制器根据所述鼓风机的转速控制所述超声波探头在第一状态、第二状态和第三状态间切换。
优选的是，所述的气体加速式净水装置，所述壳体的直径为30厘米。
优选的是，所述的气体加速式净水装置，所述第一喷头的直径为8厘米，所述第一喷头具有五个第一喷口，每个第一喷管的喷水方向均与相应第一喷头的圆周侧壁的切线呈4°角；所述第二喷头的直径为8厘米，所述第二喷头具有五个第二喷口，每个第二喷管的喷水方向均与相应第二喷头的圆周侧壁的切线呈4°角。
优选的是，所述的气体加速式净水装置，当所述超声波探头处于第一状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照45kHz的超声波，当所述超声波探头处于第二状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照65kHz的超声波，当所述超声波探头处于第三状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照90kHz的超声波。
优选的是，所述的气体加速式净水装置，所述控制器设置为：当所述鼓风机的转速为2000-3000转/分时，使所述超声波探头处于第一状态，当所述鼓风机的转速为4000-5000转/分时，使所述超声波探头处于第二状态，当所述鼓风机的转速为6000-8000转/分时，使所述超声波探头处于第三状态。
优选的是，所述的气体加速式净水装置，所述超滤膜由以下重量份的原料制成：聚丙烯100份和纳米氧化锌3-5份。
优选的是，所述的气体加速式净水装置，还包括：
排污口，其设置于所述壳体上，且位于所述第一喷头与所述超滤膜之间的位置，所述排污口与排污管连通，所述排污管上设置有电磁阀。
优选的是，所述的气体加速式净水装置，所述第一进水口与所述第一进水管通过轴承连接，所述第二进水口与所述第二进水管通过轴承连接。
优选的是，所述的气体加速式净水装置，所述超滤膜的孔径为0.01-0.02微米。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明首先通过喷头的特殊设计将污水分散，甚至雾化，然后用风力使污水水滴撞击超滤膜，超滤膜对污水水滴进行过滤，这样提高了污水的过滤效率，减小了能耗，这是由于在本发明中超滤膜的孔径为0.01-0.02微米，而本发明中经鼓风机、喷头和超声波探头的共同作用得到的污水水滴平均直径为5-10微米，这就使污水水滴只需要较小的撞击力就能被超滤膜过滤。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的第一喷头和第二喷头的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1和图2示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括：
壳体1，其为两端开口的中空圆柱状结构，所述壳体1水平设置，所述壳体1内部靠近所述壳体1的第一端的开口处设置一鼓风机2；
第一喷头3和第二喷头4，其均设置于所述壳体1内部，且均位于所述鼓风机2的下游，所述第一喷头3与所述第二喷头4均为圆盘状中空结构，且所述第一喷头3和所述第二喷头4的轴线均与所述壳体1的轴线垂直，所述第一喷头3与所述第二喷头4通过一转轴5固定连接，且对称设置在所述转轴5的两端，所述转轴5上环设有多个风叶51，所述多个风叶51均呈弧形，弧度为12-15°，所述鼓风机2向所述多个风叶51提供气流带动所述多个风叶51旋转，以驱动所述转轴5旋转，所述第一喷头3背离所述第二喷头4的一侧表面的中心设置有第一进水口，所述第一进水口通过第一进水管32与污水源连通，所述第二喷头4背离所述第一喷头3的一侧表面的中心设置有第二进水口，所述第二进水口通过第二进水管42与污水源连通，所述第一进水管32与所述第二进水管42上均设置有高压泵，所述第一喷头3的圆周侧壁设有多个第一喷口，每个第一喷口均连有一个第一喷管31，其喷水方向均与所述第一喷头3的圆周侧壁的切线呈3-6°角，所述第二喷头4的侧壁设有多个第二喷口，每个第二喷口均连有一个第二喷管41，其喷水方向均与所述第二喷头4的圆周侧壁的切线呈3-6°角；
超声波探头6，其均设置于所述壳体1外表面，且位于所述第一喷头3的下游，所述超声波探头6与超声波发生器连接，所述超声波发生器使所述超声波探头6在第一状态、第二状态和第三状态间切换，当所述超声波探头6处于第一状态时，所述超声波探头6向所述壳体1内辐照40-50kHz的超声波，当所述超声波探头6处于第二状态时，所述超声波探头6向所述壳体1内辐照60-70kHz的超声波，当所述超声波探头6处于第三状态时，所述超声波探头6向所述壳体1内辐照80-100kHz的超声波；
超滤膜7，其设置于所述第一喷头3下游，所述超滤膜的四周边缘处与所述壳体的内壁紧密连接将所述壳体1分隔成两个空间，所述超滤膜7面向所述喷头的一面为弧形凹面，所述弧形凹面的曲率半径为15-20毫米；
集水桶8，其与所述壳体1的第二端连通，以承接经所述超滤膜7过滤得到的净水；
控制器，其与所述鼓风机2连接和所述超声波发生器均连接，所述控制器根据所述鼓风机2的转速控制所述超声波探头6在第一状态、第二状态和第三状态间切换。
在上述技术方案中，鼓风机2设置在靠近壳体1第一端开口的位置，并向壳体1内部鼓入强风。第一喷头3和第二喷头4设置在鼓风机2的下风处，在这里第一喷头3和第二喷头4采用了一种特殊结构，即第一喷头3和第二喷头4本身为一圆盘结构，且其轴线均与壳体1的轴线垂直，第一喷头3的圆盘周向具有几个第一喷口，每个第一喷口连一第一喷管31，每个第一喷管31的喷水方向均与第一喷头3所在圆的切线呈一定角度，第二喷头4的圆盘周向具有几个第二喷口，每个第二喷口连一第二喷管41，每个第二喷管41的喷水方向均与第二喷头4所在圆的切线呈一定角度，第一喷头3和第二喷头4相对设置，且中心通过一转轴5固定连接，转轴5上设置有风叶51，风叶51在鼓风机2鼓入的风的带动下旋转，从而带动第一喷头3和第二喷头4快速转动，这样从第一喷管31和第二喷管41喷出的水也作高速圆周运动，污水在离心力的作用下充分分散成污水水滴。污水水滴在鼓风机2的风力推动下向超滤膜7移动，在移动过程中会经过一超声波探头6，收到超声波的作用进一步被分散。在本发明中为超声波探头6设计了三种不同的超声波，以应对污水的不同粘度情况，由于粘度越大越不容易雾化，因此对于粘度越大的污水，采用越大的超声波频率，当污水的粘度较小时，超声波探头6向壳体1内辐照40-50kHz的超声波，超声波探头6处于第一状态，当污水的粘度适中时，超声波探头6向壳体1内辐照60-70kHz的超声波，超声波探头6处于第二状态，当污水的粘度很大时，超声波探头6向壳体1内辐照80-100kHz的超声波，超声波探头6处于第三状态。鼓风机2提供的风力不仅提供污水水滴撞击超滤膜7的能量，还具有进一步将污水分散的效果。超滤膜7的主体由高分子化合物如聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜等组成，在这里用于过滤污水，当污水水滴以较大的能量撞击超滤膜7时就会被过滤，生成净水，在这里超滤膜7面向第一喷头3或第二喷头4的一面成一个弧形凹面，以增大污水水滴与超滤膜7的接触面积，提高过滤效率，当弧形凹面的曲率半径为15-20毫米时，过滤效率最高。集水桶8用于收集净水。控制器用于控制超声波发生器和鼓风机2的运转逻辑。
在另一种实例中，所述的气体加速式净水装置，所述壳体1的直径为30厘米。这里提供了壳体1的一种优选的直径，在这个较小的直径下，鼓风机22的转速可以适当放缓，减小能耗。
在另一种实例中，所述的气体加速式净水装置，所述第一喷头3的直径为8厘米，所述第一喷头3具有五个第一喷口，每个第一喷管31的喷水方向均与相应第一喷头3的圆周侧壁的切线呈4°角；所述第二喷头4的直径为8厘米，所述第二喷头4具有五个第二喷口，每个第二喷管41的喷水方向均与相应第二喷头4的圆周侧壁的切线呈4°角。这里提供了第一喷头3和第二喷头4的一种优选的结构，结构简单，而且能对污水产生很好的分散效果，经过试验发现，在喷水方向均与第一喷头3或第二喷头4的圆周侧壁的切线呈4°角时，能耗小，对污水的分散效果最好。
在另一种实例中，所述的气体加速式净水装置，当所述超声波探头6处于第一状态时，所述超声波探头6向所述壳体1内辐照45kHz的超声波，当所述超声波探头6处于第二状态时，所述超声波探头6向所述壳体1内辐照65kHz的超声波，当所述超声波探头6处于第三状态时，所述超声波探头6向所述壳体1内辐照90kHz的超声波。这里提供了第一状态、第二状态和第三状态各自的优选的超声波频率，以应对低、中和高粘度的污水。
在另一种实例中，所述的气体加速式净水装置，所述控制器设置为：当所述鼓风机2的转速为2000-3000转/分时，使所述超声波探头6处于第一状态，当所述鼓风机2的转速为4000-5000转/分时，使所述超声波探头6处于第二状态，当所述鼓风机2的转速为6000-8000转/分时，使所述超声波探头6处于第三状态。这里提供了应对低、中和高粘度的污水优选使用的鼓风机2的转速。
在另一种实例中，所述的气体加速式净水装置，所述超滤膜7由以下重量份的原料制成：聚丙烯100份和纳米氧化锌3-5份。这里提供了超滤膜7一种优选的材料，在用聚丙烯制作超滤膜7时，向其中加入纳米氧化锌，纳米氧化锌能够消毒杀菌，提高经超滤膜7过滤得到的净水的纯度。
在另一种实例中，所述的气体加速式净水装置，还包括：
排污口，其设置于所述壳体1上，且位于所述第一喷头与所述超滤膜7之间的位置，所述排污口与排污管9连通，所述排污管9上设置有电磁阀。排污口用于排出留在超滤膜7靠近第一喷头3和第二喷头4一侧浓度高的污水，电磁阀开启或关闭，控制高浓度污水的排出。
在另一种实例中，所述的气体加速式净水装置，所述第一进水口与所述第一进水管32通过轴承连接，所述第二进水口与所述第二进水管42通过轴承连接。这里提供了第一进水口与第一进水管32和第二进水口与第二进水管42的一种连接方式，便于第一喷头3和第二喷头4转动。
在另一种实例中，所述的气体加速式净水装置，所述超滤膜7的孔径为0.01-0.02微米。这里提供了本发明中优选的超滤膜7的孔径，该孔径与经鼓风机2、第一喷头3、第二喷头4和超声波共同作用雾化得到的污水水滴的平均直径能够较好地匹配，使污水能够较快地被过滤。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种气体加速式净水装置，其特征在于，包括：
壳体，其为两端开口的中空圆柱状结构，所述壳体水平设置，所述壳体内部靠近所述壳体的第一端的开口处设置一鼓风机；
第一喷头和第二喷头，其均设置于所述壳体内部，且均位于所述鼓风机的下游，所述第一喷头与所述第二喷头均为圆盘状中空结构，且所述第一喷头和所述第二喷头的轴线均与所述壳体的轴线垂直，所述第一喷头与所述第二喷头通过一转轴固定连接，且对称设置在所述转轴的两端，所述转轴上环设有多个风叶，所述多个风叶均呈弧形，弧度为12-15°，所述鼓风机向所述多个风叶提供气流带动所述多个风叶旋转，以驱动所述转轴旋转，所述第一喷头背离所述第二喷头的一侧表面的中心设置有第一进水口，所述第一进水口通过第一进水管与污水源连通，所述第二喷头背离所述第一喷头的一侧表面的中心设置有第二进水口，所述第二进水口通过第二进水管与污水源连通，所述第一进水管与所述第二进水管上均设置有高压泵，所述第一喷头的圆周侧壁设有多个第一喷口，每个第一喷口均连有一个第一喷管，其喷水方向均与所述第一喷头的圆周侧壁的切线呈3-6°角，所述第二喷头的侧壁设有多个第二喷口，每个第二喷口均连有一个第二喷管，其喷水方向均与所述第二喷头的圆周侧壁的切线呈3-6°角；
超声波探头，其均设置于所述壳体外表面，且位于所述第一喷头的下游，所述超声波探头与超声波发生器连接，所述超声波发生器使所述超声波探头在第一状态、第二状态和第三状态间切换，当所述超声波探头处于第一状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照40-50kHz的超声波，当所述超声波探头处于第二状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照60-70kHz的超声波，当所述超声波探头处于第三状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照80-100kHz的超声波；
超滤膜，其设置于所述第一喷头下游，所述超滤膜的四周边缘处与所述壳体的内壁紧密连接将所述壳体分隔成两个空间，所述超滤膜面向所述喷头的一面为弧形凹面，所述弧形凹面的曲率半径为15-20毫米；
集水桶，其与所述壳体的第二端连通，以承接经所述超滤膜过滤得到的净水；
控制器，其与所述鼓风机连接和所述超声波发生器均连接，所述控制器根据所述鼓风机的转速控制所述超声波探头在第一状态、第二状态和第三状态间切换。
2.如权利要求1所述的气体加速式净水装置，其特征在于，所述壳体的直径为30厘米。
3.如权利要求2所述的气体加速式净水装置，其特征在于，所述第一喷头的直径为8厘米，所述第一喷头具有五个第一喷口，每个第一喷管的喷水方向均与相应第一喷头的圆周侧壁的切线呈4°角；所述第二喷头的直径为8厘米，所述第二喷头具有五个第二喷口，每个第二喷管的喷水方向均与相应第二喷头的圆周侧壁的切线呈4°角。
4.如权利要求3所述的气体加速式净水装置，其特征在于，当所述超声波探头处于第一状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照45kHz的超声波，当所述超声波探头处于第二状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照65kHz的超声波，当所述超声波探头处于第三状态时，所述超声波探头向所述壳体内辐照90kHz的超声波。
5.如权利要求4所述的气体加速式净水装置，其特征在于，所述控制器设置为：当所述鼓风机的转速为2000-3000转/分时，使所述超声波探头处于第一状态，当所述鼓风机的转速为4000-5000转/分时，使所述超声波探头处于第二状态，当所述鼓风机的转速为6000-8000转/分时，使所述超声波探头处于第三状态。
6.如权利要求5所述的气体加速式净水装置，其特征在于，所述超滤膜由以下重量份的原料制成：聚丙烯100份和纳米氧化锌3-5份。
7.如权利要求6所述的气体加速式净水装置，其特征在于，还包括：
排污口，其设置于所述壳体上，且位于所述第一喷头与所述超滤膜之间的位置，所述排污口与排污管连通，所述排污管上设置有电磁阀。
8.如权利要求7所述的气体加速式净水装置，其特征在于，所述第一进水口与所述第一进水管通过轴承连接，所述第二进水口与所述第二进水管通过轴承连接。
9.如权利要求8所述的气体加速式净水装置，其特征在于，所述超滤膜的孔径为0.01-0.02微米。
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