CN109911972A - 溶气释放器及包括其的气浮装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溶气释放器及包括其的气浮装置。溶气释放器包括活动腔室，至少两个隔片设置在活动腔室内；阻挡部，设置在活动腔室的靠近出水管的端部侧，其中，当通入正向压力溶气流体时，至少两个隔片和过渡室被压力溶气流体推压抵靠阻挡部，使压力溶气流体依次经过各个隔片以减压并且产生微泡，当所述溶气释放器沿正向或反向通入清洗用流体时，至少两个隔片及其间隔件设置为可由清洗用流体推动沿清洗用流体方向在活动腔室内移动。本发明的溶气释放器能够实现溶气释放器的自动清洗，无需拆卸溶气释放器，大大减少人工清洗工作量，消除清洗过程中存在的严重安全隐患，易于自动操作，提高工作效率。
Description
技术领域
本领域涉及溶气释放器及包括其的气浮装置，更具体地，涉及使用更方便的改进的溶气释放器及包括其的气浮装置。
背景技术
压力溶气气浮净水法已经在我国和许多先进工业国中广泛应用。这种新净水法是将压力溶气水中释放出的大量微细气泡引入待处理水中，利用粘附在固体杂质上的气泡的浮托力，达到固、液快速分离，并提高浮渣浓缩程度的目的。溶气释放器是压力溶气气浮净水系统中的关键装置。压力溶气水只有通过该装置降压消能后，才能释放出大量的微细气泡，释放器性能的好坏，涉及到气泡释放量的多寡，气泡的微细度及气泡尺寸的分配律等，它直接影响气浮法净水的效果及电能的消耗。
高速气浮是在传统压力溶气气浮的基础上，由法国苏伊士(原得利满)集团最新开发并投入商业化应用的更为紧凑高效的溶气气浮工艺(用于给水澄清处理的称为AquaDAFTM，用于污水处理的称为GreenDAFTM，用于海水澄清处理的称为SeaDAFTM)。高速气浮得益于配水孔板以及高效溶气释放器(专利号：CN200480029666.4-在漂浮装置中产生微泡的压力水减压喷嘴，参见图1)，高效溶气释放器中溶气水压力释放产生微气泡主要由第一减压级(开孔的膜片1’)、第二减压级(开孔的膜片2’)和中间过渡室(垫圈3’)实现，气浮区水力负荷大为提高(上升流速可达30m3/m2·h，较传统溶气气浮高3～5倍以上)。但是，在多个项目运行中发现，即使压力溶气循环水系统有精密过滤器进行保护，由于水中存在胶体类、生物膜等物质，并且中间过渡室缝隙较小，经长期运行仍不可避免对溶气释放器造成污堵，因此需定期对溶气释放器进行清洗。由于溶气释放器数量较多、安装位置较深，人工清洗工作量巨大、且存在严重安全隐患。
因此需要一种更便于使用的、易于清洁的溶气释放器及包括其的气浮装置。
发明内容
本发明的目的是提供缓解上述问题的溶气释放器和包括溶气释放器的气浮装置。
根据本发明的一方面，提供一种溶气释放器，包括：
中空管状主体，包括进水管、出水管和在进水管与出水管之间的活动腔室；
至少两个隔片，横向于中空管状主体延伸方向设置在活动腔室内，每一个隔片上设置有一个或多个孔，多个隔片之间设置有间隔件，由此至少两个隔片沿从进水管到出水管的方向限定至少两个减压级，并且在隔片之间限定过渡室；
阻挡部，设置在活动腔室的靠近出水管的端部侧；
其中，当所述溶气释放器沿从进水管朝向出水管方向通入压力溶气流体时，至少两个隔片和过渡室被压力溶气流体推压抵靠阻挡部，使压力溶气流体依次经过各个隔片以减压并且产生微泡，当所述溶气释放器从进水管朝向出水管或从出水管朝向进水管通入清洗用流体时，至少两个隔片及其间隔件设置为可由所述清洗用流体推动沿清洗用流体方向在活动腔室内移动。
通过本发明的溶气释放器的可移动的隔片及间隔件设计，其可在反复通入正向流和反向流，由流体推动隔片及间隔件并使其震荡，从而可将堵塞在隔片之间的污泥冲洗掉，由此可实现溶气释放器的自动清洗。
优选地，隔片的孔的水力直径沿从进水管朝向出水管方向依次减小。
优选地，所述间隔件为横向于中空管状主体设置的垫圈，且所述间隔件的厚度小于靠近进水管侧的相邻隔片的孔的水力直径。
优选地，在全部隔片的靠近进水管侧设置有另一阻挡部，用于与上述阻挡部一起限制至少两个隔片和过渡室在活动腔室内在所述阻挡部之间移动。
优选地，所述阻挡部为从活动腔室的内壁表面横向于中空管状主体的平面延伸的连续或部分环形壁。
优选地，所述活动腔室的管内径大于进水管和出水管的内径，阻挡部为不同内径的管之间的连接部产生的台阶形成。
优选地，所述进水管、出水管和活动腔室由单独的部件形成，其间通过带有螺纹的连接部螺纹连接在一起。
优选地，所述溶气释放器在中空管状主体的出水管端处还包括扩散部，所述扩散部从中空管状主体的出水端处以向外倾斜的同轴锥形壁形成。
优选地，在最靠近进水管隔片的朝向进水管侧上以及在最靠近出水管的隔片的朝向出水管侧上，在靠近活动腔室内壁表面的边缘处设置有大致沿轴向延伸的一个或多个隔片防倾倒装置，以当隔片倾斜时所述隔片防倾倒装置抵靠内壁，防止隔片倾倒。
优选地，隔片防倾倒装置为从隔片边缘附近沿中空管状主体延伸方向延伸的细长杆或曲形杆。
根据本发明另一方面，提供一种气浮设备，包括根据前面所述的溶气释放器。
采用本发明的溶气释放器的气浮装置可在其溶气增压循环系统基础上设置反冲洗功能，同时结合本发明的溶气释放器的独特的减压级隔片和间隔件可移动结构，能够实现溶气释放器的自动清洗，无需拆卸溶气释放器，大大减少人工清洗工作量，消除清洗过程中存在的严重安全隐患，易于自动操作，提高工作效率。
附图说明
图1是现有技术的溶气释放器的示意图；
图2是根据本发明的第一实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于工作位置；
图3是图2中所示实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于反洗位置；
图4是根据本发明的第二实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于工作位置；
图5是图4中所示实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于反洗位置；
图6是根据本发明的第三实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于工作位置；
图7是图6中所示实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于反洗位置；
图8是适于与根据本发明的溶气释放器配合使用的工作系统和反洗系统的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图2-8说明本发明的详细内容，但是本发明不限于所描述的具体实施例。
图2是根据本发明的第一实施例的溶气释放器的截面图，其中箭头所示为经过该溶气释放器的压力溶气水流。溶气释放器包括中空管状形式的进水管7，出水管4，以及在进水管7和出水管4之间的活动腔室6，出水管4还包括喇叭状端部扩口5，喇叭状端部扩口5的壁在从出水管4的壁沿轴向延伸的同时沿径向向外倾斜，形成喇叭形状。
活动腔6内沿从进水管7到出水管4的方向依次(即正向溶气压力水流方向)设置有第一级减压隔片1和第二级减压隔片2，第一级减压隔片1上设置有孔11，第二减压隔片2上设置有孔21，在第一级减压隔片1和第二级减压隔片2之间限定有中间过渡室3。进水管7通过沿溶气压力水流方向设置在上游的第一阻挡部71和沿溶气压力水流方向设置在下游的第二阻挡部41限定活动腔室6，第一减压级隔片1和第二减压级隔片2以及中间过渡室3可在第一阻挡部71和第二阻挡部41之间移动。
第一减压级隔片1和第二减压级隔片2的外边缘以及中间过渡室3的外壁表面与进水管7的内壁表面以间隙配合形成，因此第一减压级隔片1和第二减压级隔片2以及中间过渡室3可在活动腔室6中移动。第一减压级隔片1上的孔可以是一个或多个，第二减压级隔片2上的孔也可以是一个或多个，但是第一减压级隔片1上的孔的水力直径大于第二减压级隔片2上的孔的水力直径，以能够实现减压功能以及微泡产生的功能。所谓的水力直径，为隔片上的等效孔的水力直径，所述孔可以是任何形状。在本实施例中，第一减压级隔片1上设置有一个孔，第二减压级隔片2上设置有多个孔。
第一减压级隔片1的作用是形成简单的初步减压，目的是在第二减压级隔片2的上游，通过吸收5％～20％的可用压力进行初步减压，使得压力溶气水的压力降低，接近于压力水的饱和压力。在第一减压级隔片1和第二减压级隔片2之间的中间过渡室3中，气体必须不被释放，与第一减压级隔片1减压的水的压力具有连续性，因此中间过渡室3在沿轴向方向的厚度必须小于第一减压级隔片1的孔的水力直径，在过渡室中通过吸收5～30％的可用压力，使得压力仍维持在饱和压力。由此可见，在本实施例中，第二减压级隔片2提供唯一有效的减压，使压力溶气水流从饱和压力到溶气释放器的喷嘴出口压力，其目的是使全部减压和微泡产生集中在一点。
当正向压力溶气水流从图2中箭头所示方向通入溶气释放器时，正向压力溶气水流将第一减压级隔片1、中间过渡室3以及第二减压级隔片2推抵到第二阻挡部41，此时虽然第一减压级隔片1、中间过渡室3以及第二减压级隔片2的外边缘与活动腔室6的壁的内表面之间存在间隙配合，但是由于足够大的压力迫使其相互抵靠并且抵靠在第二阻挡部41上，因此第一减压级隔片1、中间过渡室3以及第二减压级隔片2仍相当于相对于进水管7的壁的内表面密封固定。然后压力容器水流经过第一减压级隔片1减压到饱和压力，经过中间过渡室3，从第二减压级隔片2上的多个孔释放出，突然的压力释放使得产生大量的非常细小的微泡。
在本实施例中，出水管4包括突然减压区和限制空泡区。空泡是当液体内某点压力降低到某个临界压力(例如饱和压力)以下时，液体发生汽化，先是微观的，然后成为宏观的小气泡，尔后在液体内部或液体与固体的交界面上，汇合形成较大的蒸汽与气体的空腔，称为空泡。为了避免空泡的产生，将所述出水管4的最小长度设置为第二阻挡部41与射流重新附着到管壁上的点之间的距离，并且本实施例中，重新附着之前的射流的扩散角在3°～12°之间。从出水管4排出的微泡与使用该溶气释放器的气浮装置中的絮凝物结合快速升到液体表面，但是过快的上升速度可能会使与微泡结合的絮凝物破碎，因此本实施例中出水管4的外端还包括喇叭状端部扩口5，喇叭状端部扩口5使得微泡的速度降低，后续处理过程中不会使与微泡结合的絮凝物破碎。出水管4不一定包括喇叭状端部扩口5，用户可根据所处理的絮凝物的性能选择适当结构的溶气释放器。
为了实现与经过第一减压级隔片1减压后的压力的连续性，中间过渡室3通常厚度较小，即在第一减压级隔片1和第二减压级隔片2之间的缝隙较小。因此经长期运行，不可避免会有污泥沉积在中间过渡室3中，对溶气释放器造成污堵，因此需定期对溶气释放器进行清洗。
通常现有技术中，在溶气释放器堵塞时需要拆卸下来进行清洗，因此清洗过程繁琐，工作量巨大。而采用本发明的溶气释放器的气浮装置可在其溶气增压循环系统基础上设置反冲洗功能，同时结合本发明的溶气释放器的独特的第一减压级隔片1、中间过渡室3以及第二减压级隔片2可移动结构，能够实现溶气释放器的自动清洗，无需拆卸溶气释放器，大大减少人工清洗工作量，消除清洗过程中存在的严重安全隐患，易于自动操作，提高工作效率。
图3是图2中所示实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于反洗位置。由于本实施例中，第一减压级隔片1和第二减压级隔片2以及中间过渡室3设置为可在活动腔室6中移动，因此在需要进行清洗时，可通入反向流，如图3中箭头所示的方向。在反向水流作用下，第一减压级隔片1和第二减压级隔片2以及中间过渡室3滑动至第一阻挡部71所示位置，在此过程中第一减压级隔片1、第二减压级隔片2以及中间过渡室3与第二阻挡部41之间松开并发生震荡，反向水流会将中间过渡室中积存的污物通过第一减压级隔片1的大孔清洗带出。
图4是根据本发明的第二实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于工作位置；图5是图4中所示实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于反洗位置。该第二实施例中，为了避免混淆，相同或相似的部件使用图2和图3中的附图标记增加100来表示。该第二实施例中的溶气释放器与第一实施例的溶气释放器大体相同，所不同的是，活动腔室106、进水管107及出水管104由具有不同管内径的管形成，而且活动腔室106的管内径大于进水管107和出水管104的管内径，也因此，第一阻挡部171和第二阻挡部141由管内径不同的管之间的连接部中产生的台阶形成。第一减压级隔片101、第二减压级隔片102、进水管107、出水管104以及喇叭状端部扩口105与第一实施例中的相同，不再赘述。
图6是根据本发明的第三实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于工作位置；图7是图6中所示实施例的溶气释放器的截面图，其中隔片处于反洗位置。该第三实施例中，为了避免混淆，相同或相似的部件使用图2和图3中的附图标记增加200来表示。该第三实施例中的溶气释放器与第一实施例的溶气释放器大体相同，所不同的是，第一减压级隔片201、第二减压级隔片202的朝向外侧的表面上分别设置有防倾倒装置8，在该第三实施例中，防倾倒装置为从第一减压级隔片201和第二减压级隔片202的朝向外侧的表面的上下边缘处大体沿轴向延伸的细长杆，当第一减压级隔片201和第二减压级隔片202沿溶气释放器的进水管7移动倾斜时，该细长杆能够抵靠进水管内壁的上表面或下表面，从而防止第一减压级隔片201和第二减压级隔片202倾倒。
该防倾倒装置8不限于图中所示的细长杆形式，其可以为任何形状的细长杆件，包括曲状杆，也包括从第一减压级隔片201和第二减压级隔片202的边缘轮廓沿轴向延伸的增厚边缘(未图示，在这种实现方式中，第一减压级隔片和第二减压级隔片之间的增厚边缘可限定过渡室3)，或从第一减压级隔片201或第二减压级隔片202的边缘处沿径向方向向外延伸的突出件以及设置在进水管207的壁中的在壁的内表面对应于突出件位置开口的与突出件配合的狭槽，只要能够防止第一减压级隔片201和第二减压级隔片202在移动过程中倾倒的任何装置都适用于本发明，在本发明的范围内。
该第三实施例中的防倾倒装置8同样适用于上面所述的第二实施例，本文中所述的实施例中的各个技术特征可相互组合得到未示出的新的实施例，也可由于不包括各实施例中所示的某个技术特征而得到未示出的新的实施例，这些实施例都在本发明的范围内。
上面所述的实施例仅参照根据本发明的溶气释放器的示意性视图描述了本发明的一般原理。实际使用中，溶气释放器的进水管7、出水管4、活动腔室6和喇叭状端部扩口5可由聚合物材料制成，其可以单独的管件形成，管件之间通过连接部以螺纹相互连接，也可以根据需要选择其中的至少两个一体成形形成，例如进水管7和活动腔室6可一体形成，然后与出水管4通过连接部以螺纹相互连接。第一阻挡部71、171、271、第二阻挡部41、141、241可以单独地成形在活动腔室6的管内壁上，也可以通过如上所述的管内径不同的管之间的连接部中产生的台阶形成。第一阻挡部71、171、271也可以省略。第一减压级隔片1、101、201及第二减压级隔片2、102、202可由金属材料圆片制成，如果能够承受的压力允许，也可由聚合物圆片制成，中间过渡室3、103、203可由与第一减压级隔片1、101、201及第二减压级隔片2、102、202具有相同直径的金属垫圈形成，可由橡胶类材料制成，还可如上面所述由第一减压级隔片1、101、201及第二减压级隔片2、102、202的边缘轮廓沿轴向延伸的增厚边缘代替，只要能实现第一减压级隔片1、101、201及第二减压级隔片2、102、202之间的压力连续且维持在饱和压力即可。
图8是包括根据本发明的溶气释放器的气浮装置的溶气增压循环及反冲洗水系统的示意图。图中示出溶气水增压泵P1、进口管隔离阀V1、过滤器F1、出口管隔离阀V2、溶气罐T1、抽真空系统AV1、AV2、反冲洗阀门V3、V4和V5、减压孔板O1、增压泵P1以及溶气罐T1。
气浮装置正常工作时，污水进水12通入气浮装置中，经过气浮处理，浮渣13从气浮装置上部排出，处理后的出水14从气浮装置下部排放到储水池，溶气水增压泵P1将部分气浮池处理出水14通过进口管隔离阀V1、过滤器F1及出口管隔离阀V2加压送至位于气浮池上部的溶气罐T1，同时压缩空气10经位于溶气罐T1上部的自动控制阀进入溶气罐T1，在压力作用下溶于水中。饱和溶气水从溶气罐T1下部通过总管及数根下降管到达数量众多的溶气释放器。溶气释放器内的减压级隔片在溶气水的正向水压力的作用下向溶气释放口方向滑动并被固定压紧在阻挡部上，从而正常实现逐级减压产生微气泡的功能。
当溶气释放器发生污堵需要清洗时，首先需停止气浮池进水12和溶气水系统的运行，抽真空系统AV1处于关闭状态。关闭进口管隔离阀V1和出口管隔离阀V2,开启反冲洗阀V3、V4、V5。打开位于溶气罐上方、连接至抽真空系统AV2，排除掉溶气罐中的空气并使罐内充满水。
启动增压泵P1，将气浮池内的水通过溶气释放器反向抽吸汇集至溶气罐出口总管，反向水流用双箭头表示，反向水流经反冲洗阀V3,V4进入增压泵P1，再经减压孔板O1及反冲洗阀V5,通过增压泵P1的进口管回至气浮池内。减压孔板O1是起保证水泵正常工作出口压力、防止发生气蚀的作用。
在反向水流作用下，溶气释放器内的减压级隔片及中间过渡室的垫圈将滑动至反冲洗位置，在此过程中膜片及垫圈之间发生松开并发生震荡，反向水流会将狭缝内积存的污物通过第一减压级隔片的大孔清洗带出。
经数分钟至十几分钟反洗后，可停止增压泵P1，开启进口管阀门V1、出口管阀门V2，关闭反冲洗阀门V4、V5，然后启动增压泵P1，正向冲洗溶气释放器并观察冲洗效果及出水均匀性。如一次反洗过程不能将全部溶气释放器彻底清洗干净，可再重复一次反洗过程。
应注意的是，所述的实施方式仅是示例性的，不应认为是对本发明的限制，在多个实施方式中的特征可组合使用来获得本发明的更多的实施方式，本发明的范围仅由所附权利要求限定。可对所述的实施方式作出多种变形形式和改进形式而不偏离本发明的范围。
Claims (11)
1.一种溶气释放器，包括：
中空管状主体，包括进水管、出水管和在进水管与出水管之间的活动腔室；
至少两个隔片，横向于中空管状主体延伸方向设置在活动腔室内，每一个隔片上设置有一个或多个孔，多个隔片之间设置有间隔件，由此至少两个隔片沿从进水管到出水管的方向限定至少两个减压级，并且在隔片之间限定过渡室；
阻挡部，设置在活动腔室的靠近出水管的端部侧；
其中，当所述溶气释放器沿从进水管朝向出水管方向通入压力溶气流体时，至少两个隔片和过渡室被压力溶气流体推压抵靠阻挡部，使压力溶气流体依次经过各个隔片以减压并且产生微泡，当所述溶气释放器从进水管朝向出水管或从出水管朝向进水管通入清洗用流体时，至少两个隔片及其间隔件设置为可由所述清洗用流体推动沿清洗用流体方向在活动腔室内移动。
2.根据权利要求1所述的溶气释放器，其中，隔片的孔的水力直径沿从进水管朝向出水管方向依次减小。
3.根据权利要求2所述的溶气释放器，其中，所述间隔件为横向于中空管状主体设置的垫圈，且所述间隔件的厚度小于靠近进水管侧的相邻隔片的孔的水力直径。
4.根据权利要求1所述的溶气释放器，其中，在全部隔片的靠近进水管侧设置有另一阻挡部，用于与上述阻挡部一起限制至少两个隔片和过渡室在活动腔室内在所述阻挡部之间移动。
5.根据权利要求4所述的溶气释放器，其中，所述阻挡部为从活动腔室的内壁表面横向于中空管状主体的平面延伸的连续或部分环形壁。
6.根据权利要求4所述的溶气释放器，其中，所述活动腔室的管内径大于进水管和出水管的内径，阻挡部为不同内径的管之间的连接部产生的台阶形成。
7.根据权利要求6所述的溶气释放器，其中，所述进水管、出水管和活动腔室由单独的部件形成，其间通过带有螺纹的连接部螺纹连接在一起。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的溶气释放器，其中，所述溶气释放器在中空管状主体的出水管端处还包括扩散部，所述扩散部从中空管状主体的出水端处以向外倾斜的同轴锥形壁形成。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的溶气释放器，其中，在最靠近进水管隔片的朝向进水管侧上以及在最靠近出水管的隔片的朝向出水管侧上，在靠近活动腔室内壁表面的边缘处设置有大致沿轴向延伸的一个或多个隔片防倾倒装置，以当隔片倾斜时所述隔片防倾倒装置抵靠内壁，防止隔片倾倒。
10.根据权利要求9所述的溶气释放器，其中，隔片防倾倒装置为从隔片边缘附近沿中空管状主体延伸方向延伸的细长杆或曲形杆。
11.一种气浮设备，包括根据前述权利要求1-10中任一项所述的溶气释放器。
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| CN110156220A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-08-23 | 浙江海洋大学 | 一种港口油污处理装置 |
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