CN109650523A - 一种高效能污水处理喷射器 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种高效能污水处理喷射器，包括尾座和喷嘴；所述尾座包括配合段、以及与水泵连接的进液段；进液段内部设有进液腔体，所述配合段内部设有气液混合腔体，在进液腔体与气液混合腔体之间设有喉颈；所述配合段处设有与气液混合腔体连通的进气口；喷嘴包括插入尾座气液混合腔体内的引流段、以及向外侧延伸的喷射段；引流段内部设有引流腔体，喷射段内部设有喷射腔体；在引流腔体与喷射腔体之间设有衔接部。本发明创造结通过喷嘴与尾座上结构的匹配设置，利实现气液充分混合，生产大小不一的气泡群，有效的增加水体与氧气的接触机会，达到有效处理污水，净化水体的作用。
Description
技术领域
本发明创造属于污水处理设备技术领域，尤其是涉及一种高效能污水处理喷射器。
背景技术
一般的污水处理好氧段曝气充氧有微孔曝气、潜水曝气、表曝机等等。好氧生物处理是城市污水、生活污水、低浓度工业有机废水处理的首选工艺，目前曝气方式分机械曝气和鼓风曝气两种，机械曝气是其他机械设备通过机械装置将空气送入水中，如转刷，倒伞形叶轮等，机械曝气操作维修方便，但能耗均较高。现有的曝气设备所形成的气泡过大，气泡在水中停留的时间较短，造成增氧效率低，且无法建固定到水中的各个层结构，不适合大面积、深水域。亟需设计一种通用性好、节能环保、污水处理效果好，且安全高效的净水设施。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种高效能污水处理喷射器。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种高效能污水处理喷射器，包括尾座和喷嘴；
所述尾座包括配合段、以及与水泵连接的进液段；所述进液段内部设有进液腔体，所述配合段内部设有气液混合腔体，在进液腔体与气液混合腔体之间设有喉颈；所述配合段设有与气液混合腔体连通的进气口；
所述喷嘴包括插入尾座气液混合腔体内的引流段、以及向外侧延伸的喷射段；所述引流段内部设有引流腔体，喷射段内部设有喷射腔体；在引流腔体与喷射腔体之间设有衔接部；
所述喷射腔体朝外的一侧为喷射口，引流腔体朝向尾座的一侧为引流口；所述喷射腔体为从衔接部起向外喷射口一侧逐渐扩口的变径结构；
所述喷嘴的引流段外壁与尾座的配合段内壁之间形成充气腔，引流段的端面与喉颈之间形成过气间隙。
进一步，所述进气口沿配合段径向布置。
进一步，所述喷嘴上设有连接盘，所述配合段的端面处设有与连接盘上凸台配合的定位台。
进一步，所述连接盘朝向尾座的一侧的外端面上设有喷嘴密封环，所述尾座的配合段端面上设有与喷嘴密封环匹配的尾座密封环。
进一步，所述喷嘴通过连接盘上的连接件固定在尾座上。
进一步，所述连接件采用全螺纹螺钉。
进一步，所述喉颈包括尾座内部的凸环，该凸环与进液腔体的侧壁之间设有第一弧面过渡结构，凸环与气液混合腔体的侧壁之间设有第二弧面过渡段结构。
进一步，所述过气间隙引出的气体垂直水体经过的流动方向。
进一步，所述尾座的进液段的自由端设有连接螺纹，且在连接螺纹与配合段之间设有卡槽。
进一步，所述喷射腔体锥度为5°。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明创造结构简单，设计合理，通过喷嘴与尾座上结构的匹配设置，利用水泵的泵水压力，即可带动空气进入喷射器的腔体内，实现气液充分混合，生产大小不一的气泡群，有效的增加水体与氧气的接触机会，氧化污废水中的还原性物质，能杀灭大部分还原菌和其它一些厌氧菌，达到有效处理污水，净化水体的作用。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造的立体结构示意图；
图2为本发明创造的剖视图；
图3为本发明创造中尾座的立体结构示意图；
图4为本发明创造中尾座的剖视图；
图5为本发明创造中喷嘴的立体结构示意图；
图6为本发明创造中喷嘴的剖视图。
附图标记说明：1-尾座；2-喷嘴；3-配合段；4-进液段；5-进液腔体；6-气液混合腔体；7-喉颈；8-进气口；9-引流段；10-喷射段；11-引流腔体；12-喷射腔体；13-喷射口；14-引流口；15-充气腔；16-过气间隙；17-连接盘；18-凸台；19-定位台；20-喷嘴密封环；21-尾座密封环；22-连接件；23-凸环；24-第一弧面过渡结构；25-第二弧面过渡段结构；26-连接螺纹；27-卡槽；28-进液口；29-接头。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面结合实施例来详细说明本发明创造。
一种高效能污水处理喷射器，如图1至6所示，包括尾座1和喷嘴2；
所述尾座包括配合段3、以及与水泵连接的进液段4；所述进液段内部设有进液腔体5，所述配合段内部设有气液混合腔体6，在进液腔体与气液混合腔体之间设有喉颈7；配合段上设有与气液混合腔体连通的进气口8；
所述喷嘴包括插入尾座气液混合腔体内的引流段9、以及向外侧延伸的喷射段10；所述引流段内部设有引流腔体11，喷射段内部设有喷射腔体12；
所述喷射腔体朝外的一侧为喷射口13，引流腔体朝向尾座的一侧为引流口14；所述喷射腔体为从衔接部起向外喷射口一侧逐渐扩口的变径结构；
所述喷嘴的引流段外壁与尾座的配合段内壁之间形成充气腔15，引流段的端面与喉颈之间形成过气间隙16。经进气口-充气腔-过气间隙，相当于形成了气体的流道，这个流道的结构是喷嘴与尾座拼装配合形成的，根据不同的喷射器规格，流道的横截面大小可以适应性的调整匹配。
需要说明的是，实际上，引流段插入配合段内部后，引流腔体所占据的空间实际就是气液混合腔体内部空间，而引流腔体即作为气液混合后的发生地和输送段，引流腔体外侧的气液混合腔体部分实际就为充气腔，用于从外界导入空气。通常，通过气体管路将进气口与大气导通。进气口处可以通过接头29与气管连接。
上述进气口沿配合段径向布置，其大致处于气液混合腔体中部位置，保证气体供应稳定。
上述喷嘴上设有连接盘17，所述配合段的端面处设有与连接盘上凸台18配合的定位台19。喷嘴通过连接盘上的连接件22固定在尾座上。通常，上述连接件采用全螺纹螺钉，可以可靠的将喷嘴固定在尾座上。
喷嘴和尾座均可以采用PPS塑料制作，因此，可以在上述连接盘朝向尾座的一侧的外端面上设有喷嘴密封环20，所述尾座的配合段端面上设有与喷嘴密封环匹配的尾座密封环21。当喷嘴与尾座连接固定后，二者的密封环相互挤压，形成良好的密封，而无需额外安装设置密封圈，减少了加工和装配难度，同时，稳定性也得到提高。
需要指出的是，进液腔体的进液口28处内径与喷射腔体的喷射口处内径大致相同，或是进液口处内径稍小于喷射口内径1-2mm左右，以保证能形成较大的流体压力。
上述喉颈包括尾座内部的凸环23，该凸环与进液腔体的侧壁之间设有第一弧面过渡结构24，凸环与气液混合腔体的侧壁之间设有第二弧面过渡段结构25。通常，第一弧面过渡结构的弧度为50°，第二弧面过渡结构的弧度为70°。从较小弧度的过渡面向喉颈急速收缩，增大液体压力。在一个可选的实施例中，引流口处内径(即引流腔体靠近凸环一侧的直径)大于凸环内径0.2-0.5mm，这样的结构设计，能在水体正常流动方向上，使得水体压力将充气腔内空气“吸”入引流腔体内。
上述过气间隙引出的气体垂直水体经过的流动方向，水体流动时的压力将充气腔内的空气经过气间隙引入至引流段内，在空气与水体混合过程中，由于气体从较宽的充气腔经过第二弧面过渡段垂直切入水体内，瞬间具有较高的压力，使得气液混合非常充分，达到雾化的效果。
并且，随着气体“切”入水体内路径长短(进入水体内深度)的不同，所形成的气泡大小也存在明显的区别，越是深入水体中心(气液混合腔体中心)部分所损失的压力越大，与水体相切所产生的气泡大小也不同。一般情况下，气体与水体初接触时，相互间作用力(冲击)较大，所产生的气泡越小，最小甚至达纳米级的气泡。越是深入气液混合腔中心区域，气体初使压力越小，与喷水压力作用后，所形成的气泡越大。
水泵所泵入的水体进入进液腔体后，抵达喉颈处(内腔直径瞬间减小)，产生压力较高的水流，将充气腔中的气体经过气间隙瞬间“吸”入引流腔体内。需要说明的是，正是基于气体从充气腔较大的空间被水体压力吸入引流腔体内，在经过较小的过气间隙过程中，瞬间产生较大的气体压力，能够与水体产生较大的冲击混合作用力。气体从充气腔进入过气间隙之间受到第二弧面过渡结构的导向，阻力小，气体流动顺畅，不会对气体压力造成损失，保证了气体在进入过气间隙时达到较大的压力。
因此，本发明创造提供的喷射器，由液体喷射产生的水压带动气体进入充气腔，并瞬间产生较大的气压射入水体，能够产生大小不同的多种气泡，且大小不同的气泡混合程度高，对水体净化起到极佳的作用。
需要说明的是，一般的气泡(尤指较大的气泡)在水中产生后，会很快上升到水面，即，存在时间短，而本喷射器可产生小至微米级的气泡，在水中产生到最终破裂消失会有几十秒钟甚至几分钟。有研究数据表明，直径为1mm的气泡在水中的上升速度为6mm/min，而直径为10um的气泡在水中上升的速度为46mm/min。可见，微米气泡在水中的上升速度非常缓慢，所以可以在水中停留较长时间，将空气携带的氧气充分与水体接触，净化效果好。
另外，微米气泡表面带负电荷，相对于普通气泡，其所带负电荷比较高，一般30um以下的气泡表面电荷在-40mv左右，这也是微米气泡能大量聚集在一起时间较长而不破裂的原因之一。利用微米气泡的带负电性，可以吸附水中带正电的物质，对去除水中悬浮物污染物的吸附和分离起到很好的效果。
微米气泡在水中产生后，因自身增压，会不断的收缩或膨胀，其直径是一直变化的。根据最新研究表明，20um-40um的气泡会以1.3um/s的速度收缩到8um左右，然后收缩速度会突然急剧增加，伺候可能进一步分裂成纳米级气泡或完全溶解于水中。
上述尾座的进液段的自由端设有连接螺纹26，且在连接螺纹与配合段之间设有卡槽27。通过连接螺纹可以将本喷射器安装在管道上，在管道的一端设有水泵，当然，也可以是通过连接管，直接与水泵连接。
喷射腔体为从衔接部起向外喷射口一侧逐渐扩口的变径结构，通常，上述喷射腔体锥度为5°，这样的结构设计，能将引流腔体喷射过来的气液混合体瞬间扩散开，排出喷嘴外，在其排出的过程中，气液混合体速度减慢、压力增强，形成强力的喷射流，对污水形成搅拌充氧。水和被带入的空气中的氧气充分混合接触，氧化废水中的还原性物质，杀灭大部分还原菌和其它一些厌氧菌进而达到处理污水的目的。
通常，进液口内腔横截面面积与喉颈处内腔横截面积之比为1.6-2.7，进气口直径与喉颈段内径之比为0.5-1，所述引流腔体为从引流段自由端向衔接部逐渐缩口的变径结构，能够逐渐增大气液混合体的压力，在引流腔体内实际为“蓄力”的过程。
本高效能污水处理喷射器工作原理是基于文丘里效应对结构件进行的改进，所谓的文丘里效应的原理是当风吹过阻挡物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附作用并导致空气的流动。文氏管的原理其实很简单，它就是把气流由粗变细，以加快气体流速，使气体在文氏管出口的后侧形成一个“真空”区，这个真空区会产生一定的吸附作用。
本发明创造提供的喷射器将喷嘴和尾座组合设置，由尾座的进气口引入新鲜空气，并在尾座与喷嘴间形成的充气腔内短暂储存，由极为窄小的过气间隙吸入至喷嘴内腔，达到快速与流体混合的效果，气液混合均匀性好，所产生的气泡小至微米级。
优选的，充气腔横截面积与过气间隙横截面积之比为5-5.8，进液腔体横截面积与过气间隙横街面积之比为21-27。
实施例1，喷射口内径为15mm，则过气间隙大小为0.61；进液口内径为13，喉颈处内径为5mm，进气口直径5mm；
实施例2，喷射口内径为28mm，则过气间隙大小为0.77；进液口内径为20，喉颈处内径为10mm，进气口直径8mm；
实施例3，喷射口内径为77mm，则过气间隙大小为2.6；进液口内径为76，喉颈处内径为40mm，进气口直径27mm。
另外，可以在引流腔体与喷射腔体之间设有衔接部13；通常，衔接部可以为等径段，其内径与喷射腔体最小直径处相同，并且，衔接部与喷射腔体内壁、以及与引流腔体内壁均圆滑过渡，减少阻力，避免压力损失，长度0.5-2mm即可。可以起到过渡连接作用，使气液混合体积蓄的压力在喷射腔体内瞬间释放，形成较大的水压。
本发明创造结构简单，设计合理，通过喷嘴与尾座上结构的匹配设置，利用水泵的泵水压力，即可带动空气进入喷射器的腔体内，实现气液充分混合，生产大小不一的气泡群，有效的增加水体与氧气的接触机会，氧化污废水中的还原性物质，能杀灭大部分还原菌和其它一些厌氧菌，达到有效处理污水，净化水体的作用。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效能污水处理喷射器，其特征在于：包括尾座和喷嘴；
所述尾座包括配合段、以及与水泵连接的进液段；所述进液段内部设有进液腔体，所述配合段内部设有气液混合腔体，在进液腔体与气液混合腔体之间设有喉颈；所述配合段设有与气液混合腔体连通的进气口；
所述喷嘴包括插入尾座气液混合腔体内的引流段、以及向外侧延伸的喷射段；所述引流段内部设有引流腔体，喷射段内部设有喷射腔体；在引流腔体与喷射腔体之间设有衔接部；
所述喷射腔体朝外的一侧为喷射口，引流腔体朝向尾座的一侧为引流口；所述喷射腔体为从衔接部起向外喷射口一侧逐渐扩口的变径结构；
所述喷嘴的引流段外壁与尾座的配合段内壁之间形成充气腔，引流段的端面与喉颈之间形成过气间隙。
2.根据权利要求1所述的一种高效能污水处理喷射器，其特征在于：所述进气口沿配合段径向布置。
3.根据权利要求1所述的一种高效能污水处理喷射器，其特征在于：所述喷嘴上设有连接盘，所述配合段的端面处设有与连接盘上凸台配合的定位台。
4.根据权利要求3所述的一种高效能污水处理喷射器，其特征在于：所述连接盘朝向尾座的一侧的外端面上设有喷嘴密封环，所述尾座的配合段端面上设有与喷嘴密封环匹配的尾座密封环。
5.根据权利要求3所述的一种高效能污水处理喷射器，其特征在于：所述喷嘴通过连接盘上的连接件固定在尾座上。
6.根据权利要求5所述的一种高效能污水处理喷射器，其特征在于：所述连接件采用全螺纹螺钉。
7.根据权利要求1所述的一种高效能污水处理喷射器，其特征在于：所述喉颈包括尾座内部的凸环，该凸环与进液腔体的侧壁之间设有第一弧面过渡结构，凸环与气液混合腔体的侧壁之间设有第二弧面过渡段结构。
8.根据权利要求1所述的一种高效能污水处理喷射器，其特征在于：所述过气间隙引出的气体垂直水体经过的流动方向。
9.根据权利要求1所述的一种高效能污水处理喷射器，其特征在于：所述尾座的进液段的自由端设有连接螺纹，且在连接螺纹与配合段之间设有卡槽。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种高效能污水处理喷射器，其特征在于：所述喷射腔体锥度为5°。
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