CN110217903A - 一种自吸气式微纳米气泡发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术，旨在提供一种自吸气式微纳米气泡发生装置。该装置包括用于抽取水的高压离心泵，在连接高压离心泵入口的进水管上接有进气管，在高压离心泵的输出管路上设有节流释气罐；高压离心泵的输出管路末端伸入节流释气罐的内部空腔，且在端部设置节流喷嘴；节流释气罐的另一端连接排水管。与现有技术相比，本发明的自吸气式微纳米气泡发生装置能实现自吸气，省去气泵等装置；结构更加紧凑、运行更加稳定，能应用于气浮、曝气、臭氧氧化等多种领域。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种微纳米气泡发生装置。
背景技术
随着经济的发展，污水的排放总量及污染物浓度逐年上升，污水处理成为热点问题。现有污水处理厂采用的多为活性污泥法。在活性污泥法中，曝气能增加水中的溶解氧，加速污染物分解，起着至关重要的作用。相较传统毫米级气泡，微纳米气泡由于其较高的比表面积、在水中上升速度慢等特点，能达到更高的氧传质效率。因此，越来越多的人开始关注微纳米气泡在污水处理领域中的应用。
传统的溶气释气微纳米气泡发生装置如图1所示。该装置设有专门的溶气罐001，循环水泵002和高压气泵003分别通过管路与溶气罐001相连。循环水泵002抽出的污水先在溶气罐001中停留，然后以高压气泵003对溶气罐001进行先加压后减压的操作，通过该方式在溶气罐001中得到微纳米气泡，进一步随循环污水被送回污水处理池。该装置中，由于溶气罐001操作在时间上不连续，导致装置的处理能力受限。也有基于该微纳米气泡发生装置进行改进的技术，例如在溶气罐出口处增加喷嘴。虽然在一定程度上缓解操作时间不连续的问题，但仍然高压气泵仍是必须配置的设备。鉴于此，就带来了相应设备加工精度要求高，系统控制要求高等问题。因此开发结构简单紧凑、运行稳定的微纳米气泡发生装置具有重要的实际运用意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种自吸气式微纳米气泡发生装置。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种自吸气式微纳米气泡发生装置，包括用于抽取水的高压离心泵；其特征在于，在连接高压离心泵入口的进水管上接有进气管，在高压离心泵的输出管路上设有节流释气罐；高压离心泵的输出管路末端伸入节流释气罐的内部空腔，且在端部设置节流喷嘴；节流释气罐的另一端连接排水管。
本发明中，所述进气管上设有单向阀(防止停机时液体倒流损坏供气设备)。
本发明中，所述进气管上设有气体流量计。控制气体流量，确保微纳米气泡的稳定发生。
本发明中，所述进水管与排水管的末端均位于同一水源地。
本发明中，在节流喷嘴上布设若干个节流孔，节流孔的孔径在6～9mm之间。
本发明进一步提供了利用前述自吸气式微纳米气泡发生装置进行污水处理的方法，包括：将连接高压离心泵入口的进水管的末端伸入水源中，将连接节流释气罐的排水管的末端置于待处理污水中，启动高压离心泵；通过气体流量计调节进气管引入的气体流量，使高压离心泵入口处气液比例在2～5％之间；利用高压离心泵运行时的入口负压实现自吸气，通过离心泵叶片破碎作用和节流喷嘴处的气蚀效应产生微纳米气泡，将排水管的末端排出气液混合流体用于污水曝气以增加水中的溶解氧。
本发明中，所述高压离心泵的扬程应大于40m。
本发明中，所述进水管的末端伸入待处理污水中，将其作为进水实现污水循环处理。
本发明中，所述节流喷嘴的材质为低碳铬镍合金钢(或其他防汽蚀能力较强材质)。
本发明中，所述进气管引入的气体是常压空气、压缩空气或压缩氧气。
发明原理描述：
本发明装置工作时，入水管道及出水管道放置在待处理水体中，进气管道按需暴露于空气中或连接其他气体。高压离心泵运行时在连接进水管的入口处形成负压，利用这负压可以实现自吸气，省去额外的高压气泵。利用气体流量计可以控制吸入气体的流量，保证合适的气液比，进而保证装置的稳定运行。气液混合流体进入高压离心泵后，其中的大气泡首先被高压离心泵叶片用机械破碎的方法打散，形成较小的气泡，利于后续的溶解。由于节流喷嘴形成的高背压，在高压离心泵出口至节流喷嘴这一段水管中的压力较高，使得气泡溶解在液体中。在液体通过节流喷嘴时，水流速加快，压力迅速降低，由于空穴效应，溶解在水中的气体以微纳米气泡的形式被大量释放，获得包含大量微纳米气泡的液体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的自吸气式微纳米气泡发生装置能实现自吸气，省去气泵等装置；
2、结构更加紧凑、运行更加稳定，能应用于气浮、曝气、臭氧氧化等多种领域。
附图说明
图1为现有技术中微纳米气泡发生装置的结构示意图。
图2为本发明自吸气式微纳米气泡发生装置的结构示意图。
附图标记说明：
001溶气罐；002循环水泵；003高压气泵；1高压离心泵；2进水管；3单向阀；4气体流量计；5节流释气罐；6节流喷嘴；7离心泵叶片。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
自吸气式微纳米气泡发生装置，包括用于抽取水的高压离心泵1。此处的高压是指泵的扬程大于40m。在连接高压离心泵1入口的进水管2上接有进气管，进气管上设有单向阀3和气体流量计4。其中单向阀3用于防止液体倒流保护设备，当设备关闭时高压离心泵1前的负压环境消失，单向阀3能够阻止液体倒流损坏供气设备。气体流量计4用于控制气体流量的大小，进而保证装置的稳定运行。当通入气体为空气时，进气管道可直接暴露在大气中；当通入气体为其他气体时，进气管与供气设备相连接。
在高压离心泵1的输出管路上设有节流释气罐5；高压离心泵1的输出管路末端伸入节流释气罐5的内部空腔，且在端部设置节流喷嘴6；节流释气罐5的另一端连接排水管。在进行污水进行本地循环处理时，可将进水管2与排水管的末端均位于同一水源地。如需进行外排处理，可将进水管2与排水管的末端分别置于不同水源地。为确保微纳米气泡的生成，节流喷嘴6上上布设若干个节流孔，节流孔的孔径在6～9mm之间。
利用前述自吸气式微纳米气泡发生装置进行污水处理的方法，包括：将连接高压离心泵1入口的进水管2的末端伸入待处理污水中，将其作为进水实现污水循环处理。将连接节流释气罐5的排水管的末端置于待处理污水中，启动高压离心泵1；通过气体流量计4调节进气管引入的气体流量，使高压离心泵1入口处气液比例(即吸入气体流量与泵排水量之比)在2～5％之间；利用高压离心泵1运行时的入口负压实现自吸气，通过离心泵叶片的破碎作用和节流喷嘴处的气蚀效应产生微纳米气泡，在排水管的末端排出气液混合流体用于污水曝气以增加水中的溶解氧。所述高压离心泵的扬程应满足大于40m。节流喷嘴6的材质为低碳铬镍合金钢或其他防汽蚀能力较强材料。进气管引入的气体是常压空气、压缩空气或压缩氧气。
本发明中，高压离心泵1用于运输水、破碎大气泡及提供节流喷嘴6处的压力。气液混合物进入高压离心泵1后，其中大的气泡首先被离心泵叶片以机械破碎的方法打散。利用高压离心泵1的负压自吸气，需要对气体流量进行控制，气体过多或者过少均会导致无法产生微纳米气泡，本发明通过数百次实验确定合适的气体/液体流量比的范围。在此范围内，如提高气体/液体流量比可以加快充氧速度，如降低气体/液体流量比可以提高气体的利用率。由于在高压离心泵1处存在一定量的气体，可以吸收空泡溃灭所辐射的能量，因此某种程度上减轻了汽蚀现象，故在高压离心泵1叶片处的汽蚀情况并不严重，不会对设备造成损坏。
高压离心泵1出口的高压液体在通过节流喷嘴6上的节流孔时，压力突然降低，从而产生空穴效应和汽蚀现象，保证微纳米气泡的形成。因此，节流喷嘴6采用了防汽蚀的低碳铬镍合金钢或其他防汽蚀能力较强材料减轻汽蚀对材料可能造成的危害。本发明通过理论计算得到在不同情况下节流孔的参数，并在后续进行实验验证，确认节流喷嘴上的节流孔的孔径在6～9mm之间，以此确保微纳米气泡的生成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自吸气式微纳米气泡发生装置，包括用于抽取水的高压离心泵；其特征在于，在连接高压离心泵入口的进水管上接有进气管，在高压离心泵的输出管路上设有节流释气罐；高压离心泵的输出管路末端伸入节流释气罐的内部空腔，且在端部设置节流喷嘴；节流释气罐的另一端连接排水管。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进气管上设有单向阀。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进气管上设有气体流量计。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进水管与排水管的末端均位于同一水源地。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在节流喷嘴上布设若干个节流孔，节流孔的孔径在6～9mm之间。
6.利用权利要求1至5任意一项中所述自吸气式微纳米气泡发生装置进行污水处理的方法，其特征在于，包括：将连接高压离心泵入口的进水管的末端伸入水源中，将连接节流释气罐的排水管的末端置于待处理污水中，启动高压离心泵；通过气体流量计调节进气管引入的气体流量，使高压离心泵入口处气液比例在2～5％之间；利用高压离心泵运行时的入口负压实现自吸气，通过离心泵叶片的破碎作用和节流喷嘴处的气蚀效应产生微纳米气泡，将排水管的末端排出气液混合流体用于污水曝气以增加水中的溶解氧。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述高压离心泵的扬程应大于40m。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述进水管的末端伸入待处理污水中，将待处理污水作为进水实现污水循环处理。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述节流喷嘴的材质为低碳铬镍合金钢。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述进气管引入的气体是常压空气、压缩空气或压缩氧气。
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|---|---|---|---|---|
| CN113877450A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-01-04 | 中国环境科学研究院 | 一种用于黑臭水体治理的智能微纳米气泡发生装置 |
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2019
- 2019-06-25 CN CN201910552286.7A patent/CN110217903A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘季霖: "微纳米气泡发生装置研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
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| CN113877450A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-01-04 | 中国环境科学研究院 | 一种用于黑臭水体治理的智能微纳米气泡发生装置 |
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