CN108083461B - 一种微纳米增氧设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微纳米增氧设备，从上至下依次包括分流器、至少一个溶气罐和双吸泵；所述双吸泵的进水口末端设置进气口，双吸泵进气口通过进气管与外部大气连通；所述分流器的进水口与双吸泵的出水口连接；所述分流器顶部设有若干出水口，每个分流器出水口通过溶气罐的进水口与溶气罐相连接；所述溶气罐的进水口处和溶气罐内部设有至少一组扰流叶片；溶气罐底部设有出水口，溶气罐中的液体经出水口排入水体。本发明的装置可以生成均匀的高密度微纳米气泡促进溶氧。

Description

一种微纳米增氧设备

技术领域

本发明涉及一种微纳米增氧设备。

背景技术

我国人均水资源占有总量少、供需矛盾突出、河湖污染、水生态系统脆弱等问题比较突出。水资源的日益匮乏与水污染的不断加剧已成为制约我国社会经济可持续发展的重大“瓶颈”问题。

由于人类活动的加剧，工业、农业和生活污水排入增多，河湖的稀释净化功能已大为削弱。尤其在当前，许多大的城市和工业区和城市均是建立在滨河或者滨湖地区，大量废水未经处理进入水体，超出了水体的自净界限，污染物沉积在水中得不到有效的降解，导致大部分的河流与湖泊均处于不同程度的富营养状态。开展河湖水生态系统保护与修复，切实改善水环境和水生态系统现状是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。

CN202116385U公开了一种由环流机和增氧机组成的增氧环流活水机，主要通过高速回旋的水气混合液生成超微细气泡，然后经过电机结合齿轮、叶片形成的搅拌装置混合后向水中扩散，但该种经过一级回旋产生的细微气泡存在溶气率低的不足，并且电机与齿轮组成的减速搅拌装置耗能大、寿命短，长期维护成本较高。CN106315882A公开了一种由水收集漏斗、导流管和推流泵组成的层流交换式增氧活水机，通过安装在水底的推流泵将表层水抽吸至底部，进而实现增氧目的，但该种方法增氧效率有限。CN206213034U公开了一种由电机、叶轮和轮盘组成的增氧活水机，该种方法通过电机驱动叶轮转动在水中产生波纹的方法向水体增氧，但该种方法不能对深层水体增氧，增氧效果不明显。CN106365333A公开了一种由太阳能驱动的全自动水处理设备，在该设备导水管叶轮的提水作用下可以实现水体的立体循环，但该装置由于采用太阳能驱动因此功率较低，促进水体循环耗时较久，并且太阳能供电方式可靠性受天气影响较大。CN102219315A公开了一种由水泵、蓄能器和宽缝隙喷头组成的微纳米充氧装置，该装置通过水泵叶片、喷头对气液混合液的切割形成微细气泡，但该进入蓄能器中的气液混合液只经过叶轮叶片的切割，气泡不够均匀因此溶解氧效率有限。CN102001719B公开了一种通过微孔装置产生微纳米气泡的装置，但这种通过微孔装置产生的气泡均匀性不足，并且存在制造加工精度高、容易堵塞等缺点。CN203212385U公开了一种由太阳能驱动的旋流式微纳米曝气机，该装置利用高速旋转水流带动空气混合，但该方法溶气效率较低，不能够形成过饱和溶液。CN205575786U公开了一种射流式微纳米曝气系统，该装置存在流道设计复杂、安装工序繁琐等不足。CN204981362U公开了由自吸泵、气液混合流体管和微纳米发生器组成的微纳米曝气充氧装置，该装置将气水混合液高速回旋后减压释放形成微纳米气泡，但该方法进气口设置于气液混合器中，导致混合器中压力较小溶解气体有限。CN206407964U公开了一种由潜水泵和喷射器组成的悬浮式微纳米曝气装置，该装置工作时喷射器中形成负压将空气吸入，之后将气液混合液喷出形成微细气泡，该种方法同样存在溶气量较低的不足。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，针对富营养化等水体的处理问题，提出一种微纳米增氧设备。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种微纳米增氧设备，从上至下依次包括分流器、至少一个溶气罐和双吸泵；所述双吸泵的进水口末端设置进气口，双吸泵进气口通过进气管与外部大气连通；所述分流器的进水口与双吸泵的出水口连接；所述分流器顶部设有若干出水口，每个分流器出水口通过溶气罐的进水口与溶气罐相连接；所述溶气罐的进水口处和溶气罐内部设有至少一组扰流叶片；溶气罐底部设有出水口，溶气罐中的液体经出水口排入水体。

本发明中气体经进气管进入双吸泵内，经双吸泵内的叶片进行第一级切割，在溶气罐的进水口处和溶气罐内部设置至少一组扰流叶片，即在溶气罐的进水口处或溶气罐内部设置扰流叶片进行第二级切割，或在溶气罐的进水口处及溶气罐内部均设置扰流叶片进行第二级以及第三级切割，可使溶于水中的气泡被均匀切割至微纳米级别，促进溶氧。

作为本发明的进一步改进，溶气罐出水口位置安装文丘里管，溶气罐中的液体从出水口经文丘里管排入水体。在出水口处设置文丘里管，高压水气混合液经过文丘里管时，由于文丘里管出水口处压力骤降，产生“空化效应”，溶解于水中的气泡进一步坍塌、爆裂，进而形成细小的微纳米级气泡，可在出水口生成均匀高密度的微纳米气泡，促进溶氧。

作为本发明的进一步改进，所述溶气罐的进水口处和溶气罐内部分别设有两组扰流叶片；水流依次通过溶气罐进水口第一组扰流叶片、第二组扰流叶片进入溶气罐，进入溶气罐的水流依次通过溶气罐内第一组扰流叶片、第二组扰流叶片，后流向出水口。三级切割可保障溶于水中的气泡被均匀切割至微纳米级别，同时第二级和第三级分别设置两组扰流叶片，可降低对机械强度的要求。

进一步的，所述溶气罐进水口第一组扰流叶片和溶气罐进水口第二组扰流叶片旋转方向相反；所述溶气罐内第一组扰流叶片和溶气罐内第二组扰流叶片旋转方向相反。旋转方向相反即翼尖指向相反，可以平衡力矩，减小对结构强度的要求。此外，扰流叶片优选采用无油密封扰流叶片，即叶片枢轴采用无油润滑的密封结构。

进一步的，所述溶气罐进水口第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第一组扰流叶片的叶片数目，所述溶气罐进水口第二组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片的叶片数目；或溶气罐进水口两组扰流叶片叶片数目均少于溶气罐内两组扰流叶片的叶片数目。叶片的数量对进水量有一定的影响，进水管直径较小，因此适当减少进水口处叶片数量避免叶片影响进水量。

进一步的，所述溶气罐进水口第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐进水口第二组扰流叶片的叶片数目；所述溶气罐内第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片的叶片数目。第二组扰流叶片数目多于第一组扰流叶片数目，可实现对气泡进行更细致的切割。

作为本发明的进一步改进，所述双吸泵的进气管处设置有进气阀和流量计，可根据水流量控制调节进气量。

所述双吸泵的进气口和进水口处分别设有过滤网。双吸泵进水口处设置过滤网，可以避免因双吸泵抽吸作用将水体中的大颗粒固体物质吸入，如石块，玻璃等，造成系统的结构损伤；进气口设置过滤网可以避免将空气中的絮状物等吸入，造成水体的污染。进一步的，所述溶气罐的进水口处和罐体下部设置多孔滤网。

所述双吸泵动力源采用潜水永磁电机，最高可泵送30％气液比混合液，工作效率高。

本发明的设备，气水混合液进入双吸泵后经过双吸泵泵体叶片第一级高速旋切后气泡变小，细化气泡水经溶气罐进水口处设置的旋转方向相反的两层无油密封扰流叶片的第二级旋转切割，进入含有双层无油密封扰流叶片的溶气罐内进行第三级旋转切割，在罐体内高压条件下形成过饱和溶液，过饱和气液混合液经过文丘里管减压释放后，释放器出口压力骤降发生空化效应，水中气泡进一步破裂，并从水中析出，生成均匀的高密度微纳米气泡，最小气泡直径可达到30nm。

本发明的有益效果如下：

(1)气体经过高速双吸泵叶片的第一级切割、溶气罐处至少一级切割，使水、气体混合液均匀化、细化；

(2)溶气罐的高压溶解，由于氧气在水中的溶解度与压力相关，压力越大溶解度越高，水、气混合液进入溶气罐中之后，罐体内压力接近400kPa，可以使空气在水中充分溶解进行形成超饱和水气混合液；

(3)文丘里管减压释放。高压水气混合液经过文丘里管时，由于文丘里管出水口处压力骤降，产生“空化效应”，溶解于水中的气泡进一步坍塌、爆裂，进而形成细小的微纳米级气泡；最终可生成均匀的高密度微纳米气泡，气泡最小直径可达到30nm，可向水中增氧10mg/L；

(4)高速双吸泵动力源采用永磁电机，可以最高可泵送30％气液比混合液，工作效率远超45％，经济节能。

附图说明

图1为本发明实施例的纳米增氧设备结构侧视图；

图2为本发明实施例的溶气罐结构示意图；

图3a为本发明实施例中溶气罐进水口第一组无油密封扰流叶片正面示意图；

图3b为本发明实施例中溶气罐进水口第一组无油密封扰流叶片背面示意图；

图4a为本发明实施例中溶气罐进水口第二组无油密封扰流叶片正面示意图；

图4b为本发明实施例中溶气罐进水口第二组无油密封扰流叶片背面示意图；

图5a为本发明实施例中溶气罐内第一组无油密封扰流叶片正面示意图；

图5b为本发明实施例中溶气罐内第一组无油密封扰流叶片背面示意图；

图6a为本发明实施例中溶气罐内第二组无油密封扰流叶片正面示意图；

图6b为本发明实施例中溶气罐内第二组无油密封扰流叶片背面示意图；

图7为本发明实施例1中文丘里管示意图；

图中：1.微纳米增氧设备，2.双吸泵，3.双吸泵进水口，4.双吸泵进气口，5.分流器，6.溶气罐，7.文丘里管，8.出水管，61.溶气罐进水口第一组无油密封扰流叶片，62.溶气罐进水口第二组无油密封扰流叶片，63.溶气罐内第一组无油密封扰流叶片，64.溶气罐内第二组无油密封扰流叶片。

具体实施方式

下面结合实施例和附图做进一步说明。

如图1所示的微纳米增氧设备1从上至下依次包括分流器5、至少一个溶气罐6和双吸泵2；所述双吸泵2的进水口末端设置进气口4，双吸泵进气口4通过进气管与外部大气连通；所述分流器5的进水口与双吸泵2的出水口连接；所述分流器5顶部设有若干出水口，每个分流器5出水口通过溶气罐6的进水口与溶气罐6相连接；所述溶气罐6的进水口处和溶气罐6内部设有至少一组扰流叶片；所述溶气罐底部出水口位置安装文丘里管，溶气罐6中的液体经文丘里管7和出水管8排入水体。文丘里管7的结构如图7所示。

如图2-图6所示，所述溶气罐6的进水口处和溶气罐6内部分别设有两组扰流叶片61-64；水流依次通过溶气罐进水口第一组扰流叶片61、第二组扰流叶片62进入溶气罐，进入溶气罐的水流依次通过溶气罐内第一组扰流叶片63、第二组扰流叶片64，后流向文丘里管7。溶气罐进水口第一组扰流叶片61和溶气罐进水口第二组扰流叶片62旋转方向相反；所述溶气罐内第一组扰流叶片63和溶气罐内第二组扰流叶片64旋转方向相反。扰流叶片采用无油密封扰流叶片，即叶片枢轴采用无油润滑的密封结构。

优选的，所述溶气罐进水口第一组扰流叶片61的叶片数目少于溶气罐内第一组扰流叶片63的叶片数目，所述溶气罐进水口第二组扰流叶片62的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片64的叶片数目；或溶气罐进水口两组扰流叶片叶片数目均少于溶气罐内两组扰流叶片的叶片数目。此外，所述溶气罐进水口第一组扰流叶片61的叶片数目少于溶气罐进水口第二组扰流叶片62的叶片数目；所述溶气罐内第一组扰流叶片63的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片64的叶片数目。

本发明的装置中，空气由进气口4、水由进水口3经双吸泵2吸入后，首先经过泵体叶轮混合、旋切细化，然后通过分流器5依次通过溶气罐进水口第一组无油密封扰流叶片61和第二组无油密封扰流叶片62进入溶气罐6，所述第一组无油密封扰流叶片61和第二组无油密封扰流叶片62由无油密封轴承和飞翼型扰流叶片组成，第一组无油密封扰流叶片61和第二组无油密封扰流叶片62叶片旋转方向相反，两个扰流叶片在混合液的作用下向相反的方向转动，进一步将水中的气泡切割细化，混合液进入溶气罐6经过溶气罐内第一组无油密封扰流叶片63、溶气罐内第二组无油密封扰流叶片64的进一步切割细化后，气泡细化至微纳米级，气液混合体在溶气罐6内加压溶解达到过饱和状态，溶解氧含量大于10mg/L，经文丘里管7减压喷射之后，气泡进一步形成均匀的直径为30-50μm的微纳米气泡，直径最小气泡可小至30nm；

高速双吸泵2动力源采用潜水永磁电机，最高可泵送30％气液比混合液，工作效率远超45％。微纳米气泡由于具备比表面积大、上升速度慢等特点，能够在水中长时间留存，可以为好养微生物、浮游植物以及生物提供充足的活性氧，加速期对水体及底泥中污染微生物的降解过程。同时，微纳米气泡比表面积大，对悬浮类污染物具有良好的吸附效果。微纳米气泡破裂时产生高温高压，在水中产生更多的羟基自由基，进一步促进了高分子有机物的分解。

Claims (5)

1.一种微纳米增氧设备，其特征在于，从上至下依次包括分流器、至少一个溶气罐和双吸泵；所述双吸泵的进水口末端设置进气口，双吸泵进气口通过进气管与外部大气连通；所述分流器的进水口与双吸泵的出水口连接；所述分流器顶部设有若干出水口，每个分流器出水口通过溶气罐的进水口与溶气罐相连接；所述溶气罐的进水口处和溶气罐内部分别设有两组扰流叶片；溶气罐底部设有出水口，溶气罐中的液体经出水口排入水体；

溶气罐出水口位置安装文丘里管，溶气罐中的液体从出水口经文丘里管排入水体；

水流依次通过溶气罐进水口第一组扰流叶片、第二组扰流叶片进入溶气罐，进入溶气罐的水流依次通过溶气罐内第一组扰流叶片、第二组扰流叶片，后流向出水口；

所述溶气罐进水口第一组扰流叶片和溶气罐进水口第二组扰流叶片旋转方向相反；所述溶气罐内第一组扰流叶片和溶气罐内第二组扰流叶片旋转方向相反；

所述溶气罐进水口第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第一组扰流叶片的叶片数目，所述溶气罐进水口第二组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片的叶片数目；溶气罐进水口两组扰流叶片叶片数目均少于溶气罐内两组扰流叶片的叶片数目；

所述溶气罐进水口第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐进水口第二组扰流叶片的叶片数目；所述溶气罐内第一组扰流叶片的叶片数目少于溶气罐内第二组扰流叶片的叶片数目。

2.根据权利要求1所述的微纳米增氧设备，其特征在于，所述双吸泵的进气管处设置有进气阀和流量计。

3.根据权利要求1所述的微纳米增氧设备，其特征在于，所述溶气罐的进水口处和罐体下部分别设有过滤网。

4.根据权利要求1所述的微纳米增氧设备，其特征在于，所述双吸泵的进气口和进水口处分别设有过滤网。

5.根据权利要求1所述的微纳米增氧设备，其特征在于，其特征在于，所述双吸泵动力源采用潜水永磁电机。