CN107879412A - 气浮旋流接触器及气浮旋流系统 - Google Patents

Abstract

气浮旋流接触器及气浮旋流系统，属于气浮分离技术领域。其特征在于：包括锥形筒（1），锥形筒（1）的侧壁连接切向设置的进液管（5），锥形筒（1）顶部设有排气口（2），且底部设有出液管（6），所述的进液管（5）外端部设有两条支管。本发明采用一种旋流的方式将溶气水和污水混合在一起，在接触器内做低强度的旋流运动，悬浮物颗粒和气泡的运动及流线自身的改变，导致气泡和悬浮物颗粒的碰撞，能有效地强化气泡和悬浮物的惯性碰撞和离心沉降碰撞，促进气泡和悬浮物的接触效果，提升气浮的分离效果，大大提高了处理量。

Description

气浮旋流接触器及气浮旋流系统

技术领域

气浮旋流接触器及气浮旋流系统，属于气浮分离技术领域。

背景技术

目前，气浮仍是污水处理中应用广泛的一项技术。气浮原理是在污水中形成大量分散的微小气泡，让微小气泡与污水中悬浮物碰撞并附着在悬浮物上形成聚合物，聚合物的表观密度小于水，因此聚合物能够上浮至水面从而从水中分离出来，使污水得到净化。由于气泡和悬浮物形成的聚合物的表观密度同样小于悬浮物，因此气浮能够提升密度小于水的悬浮物的上浮速度。

气泡与悬浮物碰撞速率的大小直接影响气浮分离的效果，碰撞速率越高，接触效果越好，形成聚合物表观密度越小，聚合物的上升速度越快，分离效果越好。传统的气浮分离技术中，释放头安置在气浮分离池中，溶气水通过减压释放头减压后直接进入到污水中，之后经过整流装置，使得溶气水和污水的混合物平稳地流入气浮池分离段，气泡与悬浮物的聚合物在平稳的流动中更容易从水中分离出来。从这个过程可以发现，在传统的气浮分离技术中，主要是依靠气泡自身的扩散运动与悬浮物碰撞，效率低下。

工业应用中，为了提高悬浮物和气泡的接触效果，一般都是通过使用絮凝剂使悬浮物形成絮凝体，一是使悬浮物彼此结合，提高上浮速度，二是絮凝体的网状结构空间上有很广的分布，对气泡的捕集能力更强，但是絮凝剂的使用等同于向污水加入了新的杂质，可能会产生新的污染，或者影响后续的工艺流程，因此也是存在弊端的。

因此，一种能够在保证去除效果的情况下，减少絮凝剂的使用，降低对后续流程和环境的影响，降低运行成本，同时能够提高气浮的分离效率，缩短停留时间，增大处理量的气浮处理装置是目前急需的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够提高气泡和悬浮物的碰撞几率，在保证去除效果的情况下，减少絮凝剂的使用，降低运行成本，同时能够提高气浮的分离效率，增大处理量的气浮旋流接触器及气浮旋流系统。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：该气浮旋流接触器，其特征在于：包括锥形筒，锥形筒的侧壁连接切向设置的进液管，锥形筒顶部设有排气口，且底部设有出液管，所述的进液管外端部设有两条支管。

本发明采用一种旋流的方式将溶气水和污水混合在一起，污水和减压后的溶气水沿着锥形筒的切线方向进入气浮旋流接触器，在接触器内做低强度的旋流运动，在旋流产生的离心场中，使得气泡和悬浮物颗粒所做的离心运动速度和运动方向存在一定的差异，这种差异形成了悬浮物颗粒和气泡的运动及流线自身的改变，从而导致气泡和悬浮物颗粒的碰撞，也就是离心沉降碰撞。在这个过程中，部分气泡从水中脱离出来，在接触器的顶部聚集，设置在气浮旋流接触器顶部的排气口能够排出这部分气体，维持气浮旋流接触器的正常工作。由于低强度旋流能有效地强化气泡和悬浮物的惯性碰撞和离心沉降碰撞，因此能够促进气泡和悬浮物的接触效果，提升气浮的分离效果，将分离区的表面负荷由10以下提升至20~30，大大提高了处理量。

在低强度旋流条件下，气泡和悬浮物的相对运动更强，会有更大的几率脱离所在流线运动，因此碰撞几率相较于传统气浮工艺更大，最终形成的气泡和悬浮物的聚合物表观密度更小，上浮速率更大，从污水中分离出来所需的停留时间更短，相比于常规的气浮技术，去除效率更高，处理流量更大，可以减少絮凝剂的使用，从而减轻对后续流程以及环境的影响。与现有技术中的旋流气浮一体化设备相比，由于气浮旋流接触器不需要完成悬浮物的分离，所以结构上更为简单，相较于其他新型气浮技术，投资成本相对更低。

所述的锥形筒为上窄下宽的结构，所述进液管设置在锥形筒下部一侧。锥形筒必须是上窄下宽，因为随着旋流的进行，流速会因为阻力损失而下降，因此要收缩流通截面积以增加流速，弥补损失。液管设置在锥形筒下部一侧，使得进入锥形筒的液体是从下往上的流动，从下往上流动的方向可以避免部分上浮速度很快的气泡在进入的时候就会上浮而与水相分离，从而导致不能与悬浮接触，产生气浮的效果。

所述的进液管设置在锥形筒中部一侧。使得液体从上向下的流动，此种方式可以增加气泡在接触器中停留时间，增加接触器内气泡的浓度。

所述的锥形筒的顶部设有排气空腔，排气空腔的顶部连接排气口。

所述的出液管与锥形筒同心设置，出液管上部伸入锥形筒内部，且出液管的顶部设置高于锥形筒的水平中心线。

所述的出液管与锥形筒同心设置，出液管上部伸入锥形筒内部，且出液管的顶部设置在锥形筒的下部。

上述的气浮旋流接触器形成的气浮旋流系统，其特征在于：还包括溶气罐和气浮池，溶气罐的出水管和污水管路分别连接所述的进液管外端部的两条支管，锥形筒底部的出液管连接气浮池。

气浮旋流接触器主体是锥形结构，锥形筒的下部有切向进水口，锥形筒底部有柱状出水口，出水口向筒内延伸，气浮旋流接触器顶部设置有排气口，气浮旋流接触器安装在气浮分离池前，减压后的溶气水和污水在其中混合后进入气浮池。减压后的溶气水和污水分别通过不同的支管进入进液管，沿着气浮旋流接触器锥形筒的切线方向进入，在接触器内做低强度的旋转流动，低强度的旋流会有效地促进气泡和悬浮物的碰撞，同时在这个过程中，会有一部分的气体从水中脱离出来，在接触器的顶部聚集，设置在接触器顶部的排气口可以释放这部分空气以保证气浮旋流接触器的正常工作。气浮旋流接触器设置在气浮池前，减压后的溶气水和污水在气浮旋流接触器中接触后进入气浮池中，在重力的作用下，由于密度的差异，悬浮物和气泡形成的聚合物上浮至水面。本发明的气浮池分离过程，在工程应用上相较于旋流气浮一体化设备更为成熟，使用本发明只需要在应用广泛的传统气浮工艺上加以改造即可，相较于其他新型气浮技术，投资成本相对更低。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

本发明采用一种旋流的方式将溶气水和污水混合在一起，污水和减压后的溶气水沿着锥形筒的切线方向进入气浮旋流接触器，在接触器内做低强度的旋流运动，在旋流产生的离心场中，使得气泡和悬浮物颗粒所做的离心运动速度和运动方向存在一定的差异，这种差异形成了悬浮物颗粒和气泡的运动及流线自身的改变，从而导致气泡和悬浮物颗粒的碰撞，也就是离心沉降碰撞。由于低强度旋流能有效地强化气泡和悬浮物的惯性碰撞和离心沉降碰撞，因此能够促进气泡和悬浮物的接触效果，提升气浮的分离效果，将分离区的表面负荷由10以下提升至20~30，大大提高了处理量。

在低强度旋流条件下，气泡和悬浮物的相对运动更强，会有更大的几率脱离所在流线运动，因此碰撞几率相较于传统气浮工艺更大，最终形成的气泡和悬浮物的聚合物表观密度更小，上浮速率更大，从污水中分离出来所需的停留时间更短，相比于常规的气浮技术，去除效率更高，处理流量更大，可以减少絮凝剂的使用，从而减轻对后续流程以及环境的影响。与现有技术中的旋流气浮一体化设备相比，由于气浮旋流接触器不需要完成悬浮物的分离，所以结构上更为简单，此外本发明使用后续气浮池完成分离过程，在工程应用上相较于旋流气浮一体化设备更为成熟，使用本发明只需要在应用广泛的传统气浮工艺上加以改造即可，相较于其他新型气浮技术，投资成本相对更低。

附图说明

图1为气浮旋流接触器结构示意图。

图2为气浮旋流系统连接关系示意图。

其中，1、锥形筒 2、排气口 3、支管一 4、支管二 5、进液管 6、出液管 7、溶气罐8、气浮池。

具体实施方式

图1~2是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~2对本发明做进一步说明。

实施例1

参照附图1：气浮旋流接触器，包括锥形筒1，锥形筒1的侧壁连接切向设置的进液管5，锥形筒1顶部设有排气口2，且底部设有出液管6，进液管5外端部设有两条支管。

锥形筒1为上窄下宽的结构，进液管5设置在锥形筒1下部一侧。锥形筒1的顶部设有排气空腔，排气空腔的顶部连接排气口2。出液管6与锥形筒1同心设置，出液管6上部伸入锥形筒1内部，且出液管6的顶部设置在锥形筒1的上部，出液管6的顶部高于锥形筒1的水平中心线。

参照图1，气浮旋流接触器的锥形筒1的顶部有排气口2，侧壁有进液管5，进液管5沿着锥形筒的切线方向，进液管5上有支管一3和支管二4，底部有出液管6，出液管6和锥形筒1同心，并向锥形筒1内部延伸。

工作原理与工作过程：污水和减压后的溶气水分别由两个支管汇合到进液管5，沿着锥形筒1的切线方向进入锥形筒1内部，在锥形筒1内部做低强度的旋流运动，这能够有效地促进气泡和污水中悬浮物的碰撞，气泡和悬浮物碰撞、附着效果越好，形成的聚合物表观密度越低，聚合物的上浮速度越快，气浮分离的效率越高，处理量越大，并且能够减少絮凝剂的使用。在这个过程中，部分气泡从水中脱离出来，在锥形筒1的顶部聚集，设置在锥形筒1顶部的排气口2能够排出这部分气体，维持气浮旋流接触器的正常工作。

从微观机理上来看，气泡和悬浮物的碰撞的形式有：截留碰撞、惯性碰撞、扩散碰撞、沉降碰撞、离心沉降碰撞。低强度旋流能达到一种低强度的紊流状态，由于在紊流的内部涡流中，流体会高速运动，以及紊流的流线会剧烈地变化，使得分散相颗粒偏离连续相流线运动的现象更加明显，从而强化了气泡与悬浮物的惯性碰撞效应。在旋流产生的离心场中，气泡和悬浮物颗粒所做的离心运动速度和运动方向都会有所差异，这种差异形成了悬浮物颗粒和气泡的运动及流线自身的改变，从而导致气泡和悬浮物颗粒的碰撞，也就是离心沉降碰撞。由于低强度旋流能有效地强化气泡和悬浮物的惯性碰撞和离心沉降碰撞，因此能够促进气泡和悬浮物的接触效果，提升气浮的分离效果。目前已经有类似的旋流气浮一体化设备投入实际应用中，该设备通过低强度旋流的作用，将分离区的表面负荷由10以下提升至20~30，大大提高了处理量。

参照附图2：气浮旋流接触器形成的气浮旋流系统，还包括溶气罐7和气浮池8，溶气罐7的出水管和污水管路分别连接进液管5外端部的两条支管，锥形筒1底部的出液管6连接气浮池8。

溶气罐7内减压后的溶气水和污水分别从支管一3和支管二4进入，混合后由进液管5沿切线方向进入气浮旋流接触器中，在中心处设置的出液管6的造旋作用下，气泡和悬浮物在低强度旋流的作用下高效地碰撞、结合，最后由出液管6离开接触器，进入气浮池8进行下一步的分离。在这个过程中，气泡可能从水中脱离出来，在接触器顶部形成气体聚集区域，可由排气口2排出这部分空气，避免影响接触器的正常运行。气浮旋流接触器设置在气浮池8前，减压后的溶气水和污水在气浮旋流接触器中接触后进入气浮池8中，在重力的作用下，由于密度的差异，悬浮物和气泡形成的聚合物上浮至水面。

在低强度旋流条件下，气泡和悬浮物的相对运动更强，会有更大的几率脱离所在流线运动，因此碰撞几率相较于传统气浮工艺更大，最终形成的气泡和悬浮物的聚合物表观密度更小，上浮速率更大，从污水中分离出来所需的停留时间更短，相比于常规的气浮技术，去除效率更高，处理流量更大，可以减少絮凝剂的使用，从而减轻对后续流程以及环境的影响。与旋流气浮一体化设备相比，由于气浮旋流接触器不需要完成悬浮物的分离，所以结构上更为简单，此外本发明使用后续气浮池8完成分离过程，在工程应用上相较于旋流气浮一体化设备更为成熟。使用本发明只需要在应用广泛的传统气浮工艺上加以改造即可，相较于其他新型气浮技术，投资成本相对更低。

实施例2

出液管6与锥形筒1同心设置，出液管6上部伸入锥形筒1内部，且出液管6的顶部设置在锥形筒1的下部。出液管6的顶部设置在锥形筒1的下部，相较于设置在出液管6的顶部设置在锥形筒1的上部，可以有更长的停留时间，同时避免气泡-悬浮物聚合物在离心力的作用下运动到出液管6的外壁上，而不能离开旋流接触器内腔。其他设置和工作原理与实施例1相同。

实施例3

进液管5设置在锥形筒1中部一侧。进液管5设置在锥形筒1中部一侧，使得液体从上向下的流动，此种方式可以增加气泡在接触器中停留时间，增加接触器内气泡的浓度。其他设置和工作原理与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.气浮旋流接触器，其特征在于：包括锥形筒（1），锥形筒（1）的侧壁连接切向设置的进液管（5），锥形筒（1）顶部设有排气口（2），且底部设有出液管（6），所述的进液管（5）外端部设有两条支管。

2.根据权利要求1所述的气浮旋流接触器，其特征在于：所述的锥形筒（1）为上窄下宽的结构，所述进液管（5）设置在锥形筒（1）下部一侧。

3.根据权利要求1所述的气浮旋流接触器，其特征在于：所述的进液管（5）设置在锥形筒（1）中部一侧。

4.根据权利要求1所述的气浮旋流接触器，其特征在于：所述的锥形筒（1）的顶部设有排气空腔，排气空腔的顶部连接排气口（2）。

5.根据权利要求1所述的气浮旋流接触器，其特征在于：所述的出液管（6）与锥形筒（1）同心设置，出液管（6）上部伸入锥形筒（1）内部，且出液管（6）的顶部高于锥形筒（1）的水平中心线。

6.根据权利要求1所述的气浮旋流接触器，其特征在于：所述的出液管（6）与锥形筒（1）同心设置，出液管（6）上部伸入锥形筒（1）内部，且出液管（6）的顶部设置在锥形筒（1）的下部。

7.由权利要求1~6任一所述的气浮旋流接触器形成的气浮旋流系统，其特征在于：还包括溶气罐（7）和气浮池（8），溶气罐（7）的出水管和污水管路分别连接所述的进液管（5）外端部的两条支管，锥形筒（1）底部的出液管（6）连接气浮池（8）。