CN110844962B - 一种微型气浮装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微型气浮装置，其包括第一气水混合泵、第二气水混合泵、气水混合管路、溶气释放器、气浮罐、清水排出管、回流管、回流泵、传感器组、排水电控阀、水质检测装置和处理器；处理器分别与气水混合电控阀，排水电控阀、回流泵和水质检测装置电连接，处理器接收来自传感器组的电信号；处理器控制根据实时液位H’与排水液位H1的关联性以及实时水压P’、第一标准压力P1和第二标准压力P2的关联性控制排水电控阀打开或者关闭；处理器根据实时液位H’与标准液位H0的关联性控制回流泵的启动或者停止；处理器根据排水电控阀的工作状态和水质监控装置的检测结果决定一次溶气水的流速V1和二次溶气水的流速V2的大小。

Description

一种微型气浮装置

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种微型气浮装置。

背景技术

气浮技术作为一种水处理技术具备工艺复杂，设备繁多的特点。其中设备又以大设备为主，主要包含水泵、空压机、溶气罐等设备及相关配套管阀等。这种特点使得气浮技术广泛的应用于大型水厂中，但是随着城乡供水一体化的实施，越来越多的乡镇水厂建设小规模水厂，在小规模水厂中气浮设备的应用需求越来越频繁，现有的小型气浮设备虽然填补了该领域的空白，但大多数小型气浮设备由于尺度的制约，其自身的气浮效果并不是很好，为此，本发明提供了一种微型气浮装置，以至少部分地解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种微型气浮装置，其包括滤后水管、第一气水混合泵、第二气水混合泵、空气管路、气水混合管路、溶气释放器、气浮罐、排渣槽、排渣管、清水排出管、回流管、回流泵、传感器组、排水电控阀、水质检测装置和处理器；

所述第一气水混合泵上端连接有所述空气管路，下端连接有所述滤后水管，滤后水和空气经所述第一气水混合泵的入口一起进入泵壳内，形成一次溶气水；所述气水混合管路一端与所述空气管路相连，另一端伸入所述气浮罐，所述气水混合管路位于所述气浮罐内的端口连接有所述溶气释放器，溶气水经所述气水混合管路进入所述气浮罐，所述溶气释放器对一次溶气水进行气液分离；

所述溶气释放器对一次溶气水进行气液分离，一次溶气水分离出的气泡与水中悬浮颗粒吸附，以形成浮渣层，所述浮渣层经由所述排渣槽和所述排渣管排出所述气浮罐；

所述气浮罐上方设有所述第二气水混合泵，所述回流管与所述第二气水混合泵相连，所述气浮罐设有管道与所述第二气水混合泵相连；所述第二气水混合泵用以将来自所述回流管的循环液体和所述气浮罐中排出的气体相混合，以形成二次溶气水；所述第二气水混合泵将二次溶气水通入所述气浮罐中，所述回流管在所述气浮罐内的出口端设置有所述溶气释放器，所述溶气释放器将二次溶气水进行气液分离；

其中，所述处理器分别与所述气水混合电控阀，所述排水电控阀、所述回流泵和所述水质检测装置电连接，所述处理器接收来自所述传感器组的电信号；所述处理器中储存有标准液位H0、排水液位H1、第一标准压力P1和第二标准压力P2；所述气浮罐设置有所述排水电控阀，所述排水电控阀与所述清水排出管连接；所述回流管的进水口设置在所述排水区，所述回流管的出水口设置在所述排渣区，且所述回流管的出水口位于所述排渣管的下方；所述回流管上设置有所述回流泵；

所述气水混合管路上设有所述气水混合电控阀；所述水质监控装置设置在所述清水排出管上；

所述处理器控制根据实时液位H’与所述排水液位H1的关联性以及实时水压P’、第一标准压力P1和第二标准压力P2的关联性控制所述排水电控阀打开或者关闭；

所述处理器根据实时液位H’与标准液位H0的关联性控制所述回流泵的启动或者停止；

所述处理器根据所述排水电控阀的工作状态和所述水质监控装置的检测结果决定一次溶气水的流速V1和二次溶气水的流速V2的大小。

进一步地，所述气浮罐中设有固液分离堰，所述固液分离堰将所述气浮罐分为分离区，排水区和排渣区，其中，所述排渣区位于所述固液分离堰上方，所述分离区位于所述固液分离堰左侧，所述排水区位于所述固液分离堰右侧。

进一步地，所述排渣区中设置有所述排渣槽和所述排渣管，所述排渣槽的角度为大于等于30°，小于等于60°；所述固液分离堰的长度大于等于500mm，小于等于1500mm。

进一步地，所述排水区由底板、所述固液分离堰和气浮罐内壁围成，所述底板上设置有所述排水电控阀。

进一步地，所述传感器组包括压力传感器、液位计、第一流速传感器和第二流速传感器；

所述压力传感器设置在所述底板上，所述压力传感器用以检测所述排水区的实时水压P’；

所述液位计设置在所述气浮罐上，所述液位计用以检测所述气浮罐的实时液位H’；

所述第一流速传感器设置在所述第二气水混合泵的输出端，所述第一流速传感器用以检测一次溶气水的流速V1；

所述第二流速传感器设置在所述气水混合管路上，所述第二流速传感器用以检测二次溶气水的流速V2。

进一步地，排水液位H1小于标准液位H0；当所述气浮罐中的实时液位H’等于标准液位H0时，所述处理器向所述回流泵发送启动信号，所述回流泵将所述排水区内的液体经由所述回流管抽送至所述分离区形成循环液体，循环液体在所述分离区再度与气泡混合，以使气泡吸附水中循环液体中的颗粒。

进一步地，当所述压力传感器检测到的实时水压P’小于等于第一标准压力P1且所述气浮罐中的实时液位H’大于等于排水液位H1时，所述处理器控制所述排水电控阀打开，在其他情况下，所述处理器控制所述排水电控阀关闭；

其中，P1>SH1ρ，式中，P1为第一标准压力，S为排水区的投影面积，H1为排水液位，ρ为水的密度。

进一步地，当所述压力传感器检测到的实时水压P’小于等于第二标准压力P2且所述气浮罐中的实时液位H’大于等于排水液位H1时，所述处理器控制所述排水电控阀打开；

其中，SH1ρ<P2<P1，式中，P1为第一标准压力，P2为第二标准压力，S为排水区的投影面积，H1为排水液位，ρ为水的密度。

进一步地，所述回流管的直径等于所述气水混合管路的直径；

当所述排水电控阀未打开时，所述处理器通过调节所述气水混合电控阀以使一次溶气水的流速V1小于二次溶气水的流速V2，当所述排水电控阀打开时，所述处理器通过调节所述气水混合电控阀以使一次溶气水的流速V1大于二次溶气水的流速V2。

进一步地，当所述清水排出管中的液体不符合预设要求时，所述水质监控装置向所述处理器发送相应的电信号，所述处理器根据电信号调节所述气水混合电控阀，以使一次溶气水的流速V1小于二次溶气水的流速V2。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明采用了一种气液混合泵替代原有气浮技术中的空压机、水泵和溶气罐，使得气浮技术设备简单，造价低，气浮效果显著，能够广泛推广。

进一步地，本发明中所述处理器分别与所述气水混合电控阀，所述排水电控阀和所述回流泵电连接，所述处理器还与所述压力传感器和所述液位计电连接，以接收传感器传回的电信号，所述处理器根据电信号运行控制程序，以对所述气浮罐内的液体进行二次去污处理。

进一步地，本发明设有流速传感器实时监控一次溶气水的流速V1，和二次溶气水的流速V2，所述处理器通过控制一次溶气水的流速V1，和二次溶气水的流速V2以保证二次去污处理的效果；所述清水排出管上还设有水质监控装置，所述水质监控装置与所述处理器电连接，所述水质监控装置用以检测排出的液体是否符合预设要求，当所述清水排出管中的液体不符合预设要求时，所述清水排出管向处理器发送对应电信号，所述处理器根据该电信号调节所述气水混合电控阀，以使一次溶气水的流速V1小于二次溶气水的流速V2；整套装置通过水质监测装置和处理器可不断控制一次溶气水的流速V1和二次溶气水的流速V2，进而以最大限度的保证去污处理的效果；本发明所述的微型气浮装置自动化程度高。

进一步地，在水泵的入口处使空气与水一起进入泵壳内，高速转动的叶轮将吸入的空气多次切割成小气泡，小气泡在泵内的高压环境下迅速溶解于水中，形成溶气水然后进入气浮池完成气浮过程。溶气泵产生的气泡直径一般在20～40μm，吸入空气最大溶解度达到90%，溶气水中最大含气量达到30%，气水在分离区进行分离，分离区高度为1500mm，利于浮渣与清水的分离，气泡与水中悬浮颗粒吸附，颗粒粘附气泡后，上浮至水面转换成密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层排出，从而实现固液或者液液分离的过程。排渣槽的角度为30°，此角度的排渣槽使得排渣效果最好，污渣对槽体的附着程度最低，排渣量最大。

附图说明

为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本发明。

图1为本发明所述的微型气浮装置的一种实施例整体结构示意图。

附图标记：

1、滤后水管；2、第一气水混合泵；3、空气管路；4、气水混合管路；5、溶气释放器；6、气浮罐；7、第二气水混合泵；8、排渣槽；9、排渣管；10、固液分离堰；11、清水排出管；111、底板、12、压力传感器；13、回流管；14、液位计；15、气水混合电控阀；16、排水电控阀；17、回流泵；18、水质监测装置、19、第一流速传感器；20、第二流速传感器。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

在本发明的描述中，术语“内侧”、“外侧”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参阅图1所示，本发明提供了一种微型气浮装置，其包括滤后水管1、第一气水混合泵2、空气管路3、气水混合管路4、溶气释放器5、气浮罐6、第二气水混合泵7、排渣槽8、排渣管9、固液分离堰10、清水排出管11、回流管13、气水混合电控阀15、排水电控阀16、回流泵17、水质监测装置18和传感器组。

第一气水混合泵2上端连接有空气管路3，下端连接有滤后水管1，滤后水和空气经第一气水混合泵2的入口一起进入泵壳内，高速转动的叶轮将吸入的空气多次切割成小气泡，小气泡在泵内的高压环境下迅速溶解于水中，形成一次溶气水；其中，溶气泵产生的气泡直径一般在20～40μm，吸入空气最大溶解度达到90%，溶气水中最大含气量达到30%。

气水混合管路4一端与空气管路3相连，另一端伸入气浮罐6，气水混合管路4位于气浮罐6内的端口连接有溶气释放器5，溶气水经气水混合管路4进入气浮罐6，溶气释放器5对一次溶气水进行气液分离。

具体而言，溶气释放器5在分离区对一次溶气水进行气液分离，气浮罐6中设有固液分离堰10，固液分离堰10将气浮罐6分为分离区，排水区和排渣区，其中，排渣区位于固液分离堰10上方，分离区位于固液分离堰10左侧，排水区位于固液分离堰10右侧。排渣区中设置有排渣槽8和排渣管9，排渣槽8的角度为大于等于30°，小于等于60°。固液分离堰10的长度为大于等于500mm小于等于1500mm。一次溶气水在分离区进行分离，分离出的气泡与水中悬浮颗粒吸附，颗粒粘附气泡后，上浮至水面转换成密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层经由排渣槽8和排渣管9排出气浮罐6，从而实现固液或者液液分离的过程。

在图1所示的实施例中，排渣槽的角度为30°，此角度的排渣槽使得排渣效果最好，污渣对槽体的附着程度最低，排渣量最大；固液分离堰10与气浮罐6内壁围成的分离区高度为1500mm。

具体而言，排水区由底板111、固液分离堰10和气浮罐6内壁围成，底板111上设置有排水电控阀16，排电控阀16与清水排出管11连接。回流管13的进水口设置在排水区，回流管13的出水口设置在排渣区，且回流管13的出水口位于排渣管9的下方。回流管13上设置有回流泵17，气水混合管路4上设有气水混合电控阀15。气浮罐6上方设有管道与第二气水混合泵7相连，回流管13也通过第二气水混合泵7；第二气水混合泵7用以将来自回流管13的循环液体和气浮罐6中排出的气体相混合，从而形成二次溶气水。第二气水混合泵7将二次溶气水通入气浮罐6中，回流管13在气浮罐6内的出口端设置有溶气释放器5，溶气释放器5将二次溶气水进行气液分离，溶气释放器5将二次溶气水进行气液分离。其中，回流管13在气浮罐6内的出口端位于所述排渣管下方；水质监控装置18设置在清水排出管11上，水质监控装置18用以检测排出的液体是否符合预设要求。

传感器组包括压力传感器12、液位计14、第一流速传感器19和第二流速传感器20；压力传感器12设置在底板111上，压力传感器12用以检测排水区的实时水压P’；液位计14设置在气浮罐6上，液位计14用以检测气浮罐6的实时液位H’；第一流速传感器19设置在第二气水混合泵7的输出端，第一流速传感器19用以检测一次溶气水的流速V1；第二流速传感器20设置在气水混合管路4上，第二流速传感器20用以检测二次溶气水的流速V2。

具体而言，处理器（图中未示出）分别与气水混合电控阀15，排水电控阀16、回流泵17和水质检测装置18电连接，处理器接收来自传感器组的电信号；处理器中储存有标准液位H0、排水液位H1、第一标准压力P1和第二标准压力P2；处理器控制根据实时液位H’与排水液位H1的关联性以及实时水压P’、第一标准压力P1和第二标准压力P2的关联性控制排水电控阀16打开或者关闭；处理器根据实时液位H’与标准液位H0的关联性控制回流泵17的启动或者停止；处理器根据排水电控阀16的工作状态和水质监控装置18的检测结果决定一次溶气水的流速V1和二次溶气水的流速V2的大小。

具体而言，当气浮罐6中的实时液位H’等于标准液位H0时，处理器向回流泵17发送启动信号，回流泵17将排水区内的液体经由回流管13抽送至第二气水混合泵7中，第二气水混合泵7将生成的二次溶气水输入气浮罐6中，从而实现二次去污处理。

具体而言，当压力传感器12检测到的实时水压P’小于等于第一标准压力P1且气浮罐6中的实时液位H’大于等于排水液位H1时，处理器控制排水电控阀16打开，以将处理好的液体排出，反之，处理器控制排水电控阀16关闭。其中，P1>SH1ρ，式中，P1为第一标准压力，S为排水区的投影面积，H1为排水液位，ρ为水的密度。

具体而言，处理器内还储存有第二标准压力P2，当压力传感器12检测到的实时水压P’小于等于第二标准压力P2且气浮罐6中的实时液位H’大于等于排水液位H1时，处理器控制排水电控阀16打开，从而将处理好的液体排出；

其中，SH1ρ<P2<P1，式中，P1为第一标准压力，P2为第二标准压力，S为排水区的投影面积，H1为排水液位，ρ为水的密度。

具体而言，回流管13的直径等于气水混合管路4的直径，当排水电控阀16未打开时，处理器通过调节气水混合电控阀15以使一次溶气水的流速V1小于二次溶气水的流速V2，以使二次溶气水可以充分进行去污处理，进而防止由于一次溶气水和二次溶气水混合造成的二次溶气水去污处理效果减弱。当排水电控阀16打开时，处理器通过调节气水混合电控阀15以使一次溶气水的流速V1大于二次溶气水的流速V2，以使保证气浮罐6中的水位。

具体而言，当清水排出管11中的液体不符合预设要求时，水质监控装置18向处理器发送对应的电信号，处理器根据该电信号调节气水混合电控阀15，以使一次溶气水的流速V1小于二次溶气水的流速V2。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (10)

1.一种微型气浮装置，其特征在于，包括滤后水管、第一气水混合泵、第二气水混合泵、空气管路、气水混合管路、溶气释放器、气浮罐、排渣槽、排渣管、清水排出管、回流管、回流泵、传感器组、排水电控阀、水质检测装置和处理器；

所述第一气水混合泵上端连接有所述空气管路，下端连接有所述滤后水管，滤后水和空气经所述第一气水混合泵的入口一起进入泵壳内，形成一次溶气水；所述气水混合管路一端与所述空气管路相连，另一端伸入所述气浮罐，所述气水混合管路位于所述气浮罐内的端口连接有所述溶气释放器，溶气水经所述气水混合管路进入所述气浮罐，所述溶气释放器对一次溶气水进行气液分离；

所述溶气释放器对一次溶气水进行气液分离，一次溶气水分离出的气泡与水中悬浮颗粒吸附，以形成浮渣层，所述浮渣层经由所述排渣槽和所述排渣管排出所述气浮罐；

所述气浮罐上方设有所述第二气水混合泵，所述回流管与所述第二气水混合泵相连，所述气浮罐设有管道与所述第二气水混合泵相连；所述第二气水混合泵用以将来自所述回流管的循环液体和所述气浮罐中排出的气体相混合，以形成二次溶气水；所述第二气水混合泵将二次溶气水通入所述气浮罐中，所述回流管在所述气浮罐内的出口端设置有所述溶气释放器，所述溶气释放器将二次溶气水进行气液分离；

其中，所述处理器分别与所述气水混合电控阀，所述排水电控阀、所述回流泵和所述水质检测装置电连接，所述处理器接收来自所述传感器组的电信号；所述处理器中储存有标准液位H0、排水液位H1、第一标准压力P1和第二标准压力P2；

所述气浮罐设置有所述排水电控阀，所述排水电控阀与清水排出管连接；回流管的进水口设置在排水区，所述回流管的出水口设置在排渣区，且所述回流管的出水口位于所述排渣管的下方；所述回流管上设置有所述回流泵；

所述气水混合管路上设有所述气水混合电控阀；所述水质监控装置设置在所述清水排出管上；

所述处理器控制根据实时液位H’与所述排水液位H1的关联性以及实时水压P’、第一标准压力P1和第二标准压力P2的关联性控制所述排水电控阀打开或者关闭；

所述处理器根据实时液位H’与标准液位H0的关联性控制所述回流泵的启动或者停止；

所述处理器根据所述排水电控阀的工作状态和所述水质监控装置的检测结果决定一次溶气水的流速V1和二次溶气水的流速V2的大小。

2.根据权利要求1所述的微型气浮装置，其特征在于，所述气浮罐中设有固液分离堰，所述固液分离堰将所述气浮罐分为分离区，排水区和排渣区，其中，所述排渣区位于所述固液分离堰上方，所述分离区位于所述固液分离堰左侧，所述排水区位于所述固液分离堰右侧。

3.根据权利要求2所述的微型气浮装置，其特征在于，所述排渣区中设置有所述排渣槽和所述排渣管，所述排渣槽的角度为大于等于30°，小于等于60°；所述固液分离堰的长度大于等于500mm，小于等于1500mm。

4.根据权利要求2所述的微型气浮装置，其特征在于，所述排水区由底板、所述固液分离堰和气浮罐内壁围成，所述底板上设置有所述排水电控阀。

5.根据权利要求4所述的微型气浮装置，其特征在于，所述传感器组包括压力传感器、液位计、第一流速传感器和第二流速传感器；

所述压力传感器设置在所述底板上，所述压力传感器用以检测所述排水区的实时水压P’；

所述液位计设置在所述气浮罐上，所述液位计用以检测所述气浮罐的实时液位H’；

所述第一流速传感器设置在所述第二气水混合泵的输出端，所述第一流速传感器用以检测一次溶气水的流速V1；

所述第二流速传感器设置在所述气水混合管路上，所述第二流速传感器用以检测二次溶气水的流速V2。

6.根据权利要求5所述的微型气浮装置，其特征在于，排水液位H1小于标准液位H0；当所述气浮罐中的实时液位H’等于标准液位H0时，所述处理器向所述回流泵发送启动信号，所述回流泵将所述排水区内的液体经由所述回流管抽送至所述分离区形成循环液体，循环液体在所述分离区再度与气泡混合，以使气泡吸附水中循环液体中的颗粒。

7.根据权利要求5所述的微型气浮装置，其特征在于，当所述压力传感器检测到的实时水压P’小于等于第一标准压力P1且所述气浮罐中的实时液位H’大于等于排水液位H1时，所述处理器控制所述排水电控阀打开，在其他情况下，所述处理器控制所述排水电控阀关闭；

其中，P1>SH1ρ，式中，P1为第一标准压力，S为排水区的投影面积，H1为排水液位，ρ为水的密度。

8.根据权利要求5所述的微型气浮装置，其特征在于，当所述压力传感器检测到的实时水压P’小于等于第二标准压力P2且所述气浮罐中的实时液位H’大于等于排水液位H1时，所述处理器控制所述排水电控阀打开；

其中，SH1ρ<P2<P1，式中，P1为第一标准压力，P2为第二标准压力，S为排水区的投影面积，H1为排水液位，ρ为水的密度。

9.根据权利要求5所述的微型气浮装置，其特征在于，所述回流管的直径等于所述气水混合管路的直径；

当所述排水电控阀未打开时，所述处理器通过调节所述气水混合电控阀以使一次溶气水的流速V1小于二次溶气水的流速V2，当所述排水电控阀打开时，所述处理器通过调节所述气水混合电控阀以使一次溶气水的流速V1大于二次溶气水的流速V2。

10.根据权利要求9所述的微型气浮装置，其特征在于，当所述清水排出管中的液体不符合预设要求时，所述水质监控装置向所述处理器发送相应的电信号，所述处理器根据电信号调节所述气水混合电控阀，以使一次溶气水的流速V1小于二次溶气水的流速V2。

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