CN109912056A - 一种高效富氧气泡机 - Google Patents

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王莉
张志勇
范长华
范恩源
李愉
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Abstract

一种高效富氧气泡机，包括支架、过滤器、水泵、混合器、超声波发生器和分散室，支架上依次设过滤器、水泵、混合器和超声波发生器，超声波发生器设于靠近分散室的一侧，过滤器、水泵、混合器和超声波发生器均通过螺栓连接于支架的上端，过滤器的输出端管道连接水泵的输入端，水泵的输出端管道连接混合器的输入端，混合器的输出端设超声波管道，混合器采用文丘里混合器，超声波管道的外侧表面上设至少一个换能器，超声波管道的出口端连接分散室，分散室的侧壁上设矩阵排列的微孔。本发明提供的富氧气泡机可增加水与氧气的溶解度，增大氧气与水接触面积，快速产生大量的富氧气泡，提高污水净化效率。

Description

一种高效富氧气泡机
技术领域
本发明属于环境处理设备技术领域，具体涉及一种高效富氧气泡机。
背景技术
河道黑臭主要是由于过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果，水体缺氧乃至氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等臭恶物质以及铁、锰硫化物等黑色物质，河流的黑臭不仅会影响生态环境的和谐美观，加剧水资源危机，加重水资源的短缺，使生态环境恶化；而且会危害当地居民的身体健康，还会由于河流污染严重使得地面水不足，促使过度开采地下水引起生态问题，地下水水质下降，硬度和硝酸盐含量大面积升高，因此消除黑臭，改善感观，已是河流治理中首要解决的问题。
由于水体供氧和耗氧失衡是引起水体发生黑臭的主要原因之一，所以曝气复氧被认为是治理河道污染的一种措施，现有水体增氧方式主要分为两种：一是将空气与水混合，包括用曝气机或水泵将空气直接通入水中，二是利用增氧剂，如过氧化钙等，直接在水中发生化学反应产生氧气，但是上述增氧方式存在的不足之处是：现有的曝气复氧出气口往往是单通道，氧气通过单通道管道进入到水中，由于氧气集中，和水的接触面积有限，氧气不能充分的溶解在水中，这样达不到好的净化效果，且浪费氧气，难以满足水体的供氧需求，化学增氧剂虽然能产生较多氧气，但是其价格昂贵，并且在水中容易破坏水体环境的酸碱平衡。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种增加水与氧气的溶解度，增大氧气与水接触面积的，可产生超声波微纳米气泡的富氧气泡机。
本发明的目的是这样实现的：
一种高效富氧气泡机，包括支架、过滤器、水泵、混合器、超声波发生器和分散室，支架上依次设过滤器、水泵、混合器和超声波发生器，超声波发生器设于靠近分散室的一侧，过滤器、水泵、混合器和超声波发生器均连接于支架的上端，过滤器的输出端管道连接水泵的输入端，水泵的输出端管道连接混合器的输入端，混合器的输出端设超声波管道，混合器采用文丘里混合器，超声波管道的外侧表面上设至少一个换能器，超声波管道的出口端连接分散室，分散室的侧壁上设置有微孔。
优选的，所述过滤器、水泵、混合器和超声波发生器均通过螺栓连接于支架的上端。
优选的，所述混合器的上端通过减压阀管道连接储氧罐，所述储氧罐设于混合器的左侧支架上端，所述支架的浮力大于过滤器、水泵、混合器、超声波发生器和储氧罐在水中的重力。
优选的，所述减压阀和混合器之间的连接管道上依次设有单向阀和压力计。
优选的，所述分散室为四周封闭的圆筒状结构，分散室可完全浸没于水中，所述分散室侧壁上的微孔呈矩阵状排布。
优选的，所述分散室为圆锥状结构，分散室的锥状端远离超声波管道的出口端。
优选的，所述设于圆锥状分散室侧壁上的微孔的孔径从锥状底端向圆面端依次增大。
优选的，所述微孔的直径d1为5nm～80nm。
优选的，所述换能器的外部设密闭防护罩。
优选的，所述超声波管道通向分散室的管道上设出水泵。
优选的，所述分散室的体积V为785-6950cm3；所述微孔的直径d1和分散室的体积V之间满足V/d1大于等于54.6小于等于1280。
优选的，为了更好地产生富氧的气泡，所述分散室内的压力P为1.2-575KPa；所述压力P与微孔的直径d1、分散室的体积V之间满足以下关系：
P＝α·(V1/2/d1)；
其中，P的单位为千帕；α为压力系数，取值范围为6.7-1254。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的高效富氧气泡机，利用超声波换能器将电能转化为机械能，变为一定频率的机械振荡，该振荡在气液混合流体中传播，对水体、气体起到搅拌作用，大大提高了水体的溶氧量。
2、本发明的高效富氧气泡机，气体和液体在文丘里混合器内混合后形成气液混合流体，形成微小气泡，经超声波管道上的超声波换能器的振荡作用，可以瞬间利用应力将微小气泡进一步地分解为微纳米气泡。
3、本发明的高效富氧气泡机，采用减压阀使氧气的输出压力可控，使氧气保持一定的压力通过管道进入混合器内，与液体充分混合。
4、本发明的高效富氧气泡机，经超声波振荡后产生的微纳米气泡进入分散室内，经分散室侧壁上的微孔将微纳米富氧气泡分支成多路，当河湖内的污水流入到分散室内时，接触到富氧气泡，氧气分散的溶解在污水中从而使得污水中的氧气浓度提高，最终达到净化污水的目的。
5、本发明的高效富氧气泡机，支架可漂浮于水面上，避免了过滤器、水泵等被污水浸泡而导致的损伤，只有分散室浸没于污水中，提高了各部件的使用寿命。
6、本发明的高效富氧气泡机，通过设置散室的体积V、微孔的直径d1的范围和关系，以更好地产生富氧气泡。
7、本发明的高效富氧气泡机，通过设置所述分散室内的压力P的范围及与微孔的直径d1、分散室的体积V之间满足的关系，以进一步更好地的产生富氧气泡。
附图说明
图1是本发明一种高效富氧气泡机结构示意图。
图2是本发明一种高效富氧气泡机中圆筒状分散室示意图。
图3是本发明一种高效富氧气泡机中圆锥状分散室示意图。
图中：1、支架；2、过滤器；3、水泵；4、储氧罐；5、混合器；6、减压阀；7、单向阀；8、压力计；9、超声波发生器；10、超声波管道；11、换能器；12、防护罩；13、分散室；14、微孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1、图2所示，一种高效富氧气泡机，包括支架1、过滤器2、水泵3、混合器5、超声波发生器9和分散室13，支架1上依次设过滤器2、水泵3、混合器5和超声波发生器9，超声波发生器9设于靠近分散室13的一侧，过滤器2的输出端管道连接水泵3的输入端，水泵3的输出端管道连接混合器5的输入端，混合器5的输出端设超声波管道10，超声波管道10的外侧表面上设至少一个换能器11，超声波管道10的出口端连接分散室13，分散室13的侧壁上设矩阵排列的微孔14，混合器5的上端通过减压阀6管道连接储氧罐4，储氧罐4设于混合器5的左侧支架1上端，减压阀6和混合器5之间的连接管道上依次设单向阀7和压力计8，分散室13为四周封闭的圆筒状结构，微孔14的直径为5nm～80nm，具体的，微孔的直径为50nm，换能器11的外部设密闭防护罩12，支架1的浮力大于各部件的在水中的总重力，可漂浮于水面上，避免了过滤器2、水泵3等被污水浸泡而导致的损伤，只有分散室13浸没于污水中，提高了各部件的使用寿命。
经过滤后的污水在水泵3的作用下进入文丘里混合器5内，同时通过调节减压阀6，采用减压阀6使氧气的输出压力可控，使氧气保持一定的压力通过管道进入混合器5内，经文丘里混合器5实现高效气水混合，气体和液体在文丘里混合器内混合后形成气液混合流体，形成微小气泡，经超声波管道10上的超声波换能器11的振荡作用，可以瞬间利用应力将微小气泡进一步地分解为微纳米气泡，微纳米气泡在进入圆柱状的分散室13后向各个方向扩散，当河湖内的污水流入到分散室13内时，接触到富氧气泡，氧气分散的溶解在污水中从而使得污水中的氧气浓度提高，最终达到净化污水的目的。
实施例2
如图1、图3所示，一种高效富氧气泡机，包括支架1、过滤器2、水泵3、混合器5、超声波发生器9和分散室13，支架1上依次设过滤器2、水泵3、混合器5和超声波发生器9，超声波发生器9设于靠近分散室13的一侧，过滤器2的输出端管道连接水泵3的输入端，水泵3的输出端管道连接混合器5的输入端，混合器5的输出端设超声波管道10，超声波管道10的外侧表面上设至少一个换能器11，超声波管道10的出口端连接分散室13，分散室13的侧壁上设矩阵排列的微孔14，混合器5的上端通过减压阀6管道连接储氧罐4，储氧罐4设于混合器5的左侧支架1上端，减压阀6和混合器5之间的连接管道上依次设单向阀7和压力计8，分散室13为圆锥状结构，分散室13的锥状端远离超声波管道10的出口端，设于圆锥状分散室13侧壁上的微孔14的孔径从锥状底端向圆面端依次增大，微孔14的直径为5nm～80nm，换能器11的外部设密闭防护罩12。
所述分散室的体积V为785-6950cm3；所述微孔的直径d1和分散室的体积V之间满足V/d1大于等于54.6小于等于1280。
为了更好地产生富氧的气泡，所述分散室内的压力P为1.2-575KPa；所述压力P与微孔的直径d1、分散室的体积V之间满足以下关系：
P＝α·(V1/2/d1)；
其中，P的单位为千帕；α为压力系数，取值范围为6.7-1254。
经过滤后的污水在水泵3的作用下进入文丘里混合器5内，同时通过调节减压阀6，采用减压阀6使氧气的输出压力可控，使氧气保持一定的压力通过管道进入混合器5内，经文丘里混合器5实现高效气水混合，气体和液体在文丘里混合器内混合后形成气液混合流体，形成微小气泡，经超声波管道10上的超声波换能器11的振荡作用，可以瞬间利用应力将微小气泡进一步地分解为微纳米气泡，超声波管道10的出口端可直通圆锥状分散室13的内部底端，富氧气泡的浮力作用下从底端向上端漂浮，且同时向分散室13的侧壁外经微孔向外扩散，当河湖内的污水流入到分散室13内时，接触到富氧气泡，氧气分散的溶解在污水中从而使得污水中的氧气浓度提高，最终达到净化污水的目的。
实施例3
结合图1，气体和液体在文丘里混合器内混合后形成气液混合流体，形成微小气泡，经超声波管道上的超声波换能器的振荡作用，可以瞬间利用应力将微小气泡进一步地分解为微纳米气泡，利用超声波换能器将电能转化为机械能，变为一定频率的机械振荡，该振荡在气液混合流体中传播，对水体、气体起到搅拌作用，大大提高了水体的溶氧量，经超声波振荡后产生的微纳米气泡进入分散室内，经分散室侧壁上的微孔将微纳米富氧气泡分支成多路，当河湖内的污水流入到分散室内时，接触到富氧气泡，氧气分散的溶解在污水中从而使得污水中的氧气浓度提高，最终达到净化污水的目的。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效富氧气泡机，其特征在于：包括支架(1)、过滤器(2)、水泵(3)、混合器(5)、超声波发生器(9)和分散室(13)，所述支架(1)上依次设过滤器(2)、水泵(3)、混合器(5)和超声波发生器(9)，所述超声波发生器(9)设于靠近分散室(13)的一侧，所述过滤器(2)的输出端管道连接水泵(3)的输入端，所述水泵(3)的输出端管道连接混合器(5)的输入端，所述混合器(5)的输出端设超声波管道(10)，所述超声波管道(10)的外侧表面上设至少一个换能器(11)，所述超声波管道(10)的出口端连接分散室(13)，所述分散室(13)的侧壁上设矩阵排列的微孔(14)。
2.根据权利要求1所述的一种高效富氧气泡机，其特征在于：所述混合器(5)的上端通过减压阀(6)管道连接储氧罐(4)，所述储氧罐(4)设于混合器(5)的左侧支架(1)上端。
3.根据权利要求2所述的一种高效富氧气泡机，其特征在于：所述减压阀(6)和混合器(5)之间的连接管道上依次设单向阀(7)和压力计(8)。
4.根据权利要求1所述的一种高效富氧气泡机，其特征在于：所述分散室(13)为四周封闭的圆筒状结构。
5.根据权利要求1所述的一种高效富氧气泡机，其特征在于：所述分散室(13)为圆锥状结构，所述分散室(13)的锥状端远离超声波管道(10)的出口端。
6.根据权利要求5所述的一种高效富氧气泡机，其特征在于：所述设于圆锥状分散室(13)侧壁上的微孔(14)的孔径从锥状底端向圆面端依次增大。
7.根据权利要求4或5所述的一种高效富氧气泡机，其特征在于：所述微孔(14)的直径为5nm～80nm。
8.根据权利要求1所述的一种高效富氧气泡机，其特征在于：所述换能器(11)的外部设密闭防护罩(12)。
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