CN111558304A - 一种微气泡发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微气泡发生装置，包括鼓风机构和微孔曝气器，还包括搅拌机构，鼓风机构由风机和气管组成，风机通过气管与微孔曝气器相连通，搅拌机构由搅拌器和用于驱动搅拌器转动的驱动单元组成，搅拌器设置在微孔曝气器的上方，且搅拌器的下表面与微孔曝气器的上表面存在距离D，微孔曝气器的上表面与水面之间的距离为d，D小于1/2 d，搅拌器为径流式搅拌器或混流式搅拌器；优点是能耗低、效果好且运行稳定。

Description

一种微气泡发生装置

技术领域

本发明涉及水处理和化工技术领域，尤其是涉及一种微气泡发生装置。

背景技术

在水处理工艺和化工工艺中，微气泡发生装置主要用于气浮分离和水体增氧，也可用于将其他气态物溶于水中，比如二氧化氯、臭氧消毒、灭菌或化学氧化等，随着技术的进步，微气泡发生装置的应用领域越来越广泛。

在微气泡的应用中，微气泡直径的大小对处理能耗和处理效果有很大影响，一般来讲，在相同发生气量下，微气泡直径越小，处理效果就越好。目前常见的微气泡发生装置有鼓风曝气装置、潜水曝气装置、溶气释放装置、电解装置。

其中鼓风曝气装置分为微孔曝气装置和水力剪切扩散曝气装置，微孔曝气装置是用风机将气体鼓入水下，再通过微孔曝气器进入水中，水力剪切扩散曝气装置则是用风机将气体鼓入水下，再通过水力剪切扩散装置进入水中；潜水曝气装置按气液混合方式分为叶轮混合和文丘里混合两种，采用叶轮混合的装置称为搅拌曝气机或螺旋桨曝气机，采用文丘里混合方式的装置称为射流曝气装置；溶气释放装置是先将气体加压溶解于高压水中，其后再迅速减压将溶解的气体从水中释放出来；电解装置是通过电极上的电化学作用将水中的物质分解为气体释放到水中。

鼓风曝气装置、潜水曝气装置曝气量大，相同发生气量下能耗较低，但产生气泡直径较大，气液传质效果较差、气浮效果较差，缩小扩散装置的孔径虽然可以减小发生气泡直径，但过小的孔径不但使单位能耗迅速增加，而且过小的孔径还容易发生微孔堵塞影响设备正常运行。

溶气释放装置、电解装置产生气泡直径较小，气液传质效果较好、气浮效果较好，但相同发生气量下能耗较高，其中溶气释放装置还容易被堵塞影响设备的正常运行。

因此设计出一种能耗低且效果好的微气泡发生装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种能耗低、效果好且运行稳定的微气泡发生装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种微气泡发生装置，包括鼓风机构和微孔曝气器，还包括搅拌机构，所述的鼓风机构由风机和气管组成，所述的风机通过所述的气管与所述的微孔曝气器相连通，所述的搅拌机构由搅拌器和用于驱动所述的搅拌器转动的驱动单元组成，所述的搅拌器设置在所述的微孔曝气器的上方，且所述的搅拌器的下表面与所述的微孔曝气器的上表面存在距离D，所述的微孔曝气器的上表面与水面之间的距离为d，D小于1/2 d，所述的搅拌器为径流式搅拌器或混流式搅拌器。

作为优选，D小于1/10 d。其好处在于在相同搅拌功率下，在微孔曝气器表面能获得较大速度的径向水流，从而搅拌器所产生的水流切割初始气泡的作用较强，能够获得更多的小直径气泡。

作为优选，所述的搅拌器为径流式搅拌器。该结构中，搅拌器采用径流式搅拌器，由于其所产生的水流主要是水平流，该水流方向是切割初始气泡的主要方向，因此在相同的搅拌功率条件下能够获得更多的小直径气泡。

作为优选，所述的搅拌器为圆盘锯齿式搅拌器。该结构中，圆盘锯齿式搅拌器呈圆盘状且外边缘具有锯齿结构，其在相同的搅拌功率条件下能获得更大速度的径向水流，搅拌器所产生的水流切割初始气泡的作用更加明显，最终能够获得更多的小直径气泡。

作为优选，所述的搅拌器上设置有多个通孔，多个所述的通孔呈辐射状分布。该结构中，设置通孔的搅拌器与微孔曝气器之间的水流方向为单一的径向向外流动，而不设置通孔时该搅拌器与微孔曝气器之间的水流是上层向外、下层向内的循环流，因此该结构可减小无功能量损耗，提高微气泡产生效率；设置通孔还可以对通过通孔的气泡进行二次切割，进一步减小气泡直径；设置通孔还可以在保持刚性及强度条件下减小搅拌器转动惯量，有利于降低搅拌器启动难度。

作为优选，所述的微孔曝气器为平板式微孔曝气器。该结构中，由于平板式微孔曝气器的气体扩散面为一个平面，在相同搅拌功率下，径向水流在平面上形成的切割作用较强，因此搅拌器所产生的水流切割初始气泡的作用较强，能够获得更多的小直径气泡。

作为优选，所述的微孔曝气器具有一气体扩散区域，所述的气体扩散区域内设置有多个出气孔，所述的搅拌器的直径为所述的气体扩散区域最长直线尺寸的1/5~4/5，且所述的搅拌器位于所述的气体扩散区域的中心。该结构中，该气体扩散区域的形状不限定，当其平面为圆形时，气体扩散区域最长直线尺寸为其直径，当其平面为矩形时，气体扩散区域最长直线尺寸为其对角线长度，搅拌器的直径为气体扩散区域最长直线尺寸的1/5~4/5，且位于所述的气体扩散区域的中心，这一方面是为了将搅拌器产生的径向水流较为均匀地作用于气体扩散区域，另一方面是如果尺寸太大，为维持搅拌器刚度，搅拌器厚度需增加，相同搅拌功率条件下切割气泡的水流速度降低，转动惯量增加，搅拌器的启动难度加大；如果尺寸太小，相同搅拌功率条件下搅拌器以外的微孔曝气器表面径流速度减小，因此选择1/5~4/5的范围最为合适。

作为优选，所述的风机的进风口和/或出风口处连接有空气过滤器。该结构中，空气过滤器为现有技术，其起到过滤空气的作用，使得最终流向微孔曝气器的气体较为干净，这样有助于微孔曝气器能够长期正常运行而不被堵塞。

与现有技术相比，本发明的优点在于：风机通过的气管向微孔曝气器供气，使微孔曝气器持续产生小气泡；驱动单元的设置用于驱动搅拌器转动，搅拌器在转动时，其产生的水流对微孔曝气器表面的起到水流切割作用，使得微孔曝气器初始产生的气泡直径减小；由于搅拌器的下表面与微孔曝气器的上表面存在距离D，微孔曝气器的上表面与水面之间的距离为d，D小于1/2 d，搅拌器为径流式搅拌器或混流式搅拌器，这样在微孔曝气器表面获得相同水流切割作用的能耗较低，因此可高效地产生微气泡；该结构避免了单纯采用减小微孔曝气器出气孔的方式导致的曝气器气体阻力损失增加和风机能耗增加的问题，还减小了出气孔堵塞的可能性，减小了曝气气体的预处理难度，减少了成本，并且随着微气泡直径越减小以上效果越显著。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一中搅拌器的结构示意图；

图3为本发明实施例一的俯视图；

图4为本发明实施例二的俯视图；

图5为本发明实施例三的结构示意图；

图6为本发明实施例四的结构示意图；

图7为本发明实施例五的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例一：如图所示，一种微气泡发生装置，包括鼓风机构和微孔曝气器1，还包括搅拌机构，鼓风机构由风机2和气管3组成，风机2通过气管3与微孔曝气器1相连通，搅拌机构由搅拌器4和用于驱动搅拌器4转动的驱动单元5组成，搅拌器4设置在微孔曝气器1的上方，且搅拌器4的下表面与微孔曝气器1的上表面存在距离D，微孔曝气器1的上表面与水面之间的距离为d，D小于1/2 d，搅拌器4为径流式搅拌器或混流式搅拌器。

本实施例中，D小于1/10 d。其好处在于在相同搅拌功率下，在微孔曝气器1表面能获得较大速度的径向水流，从而搅拌器4所产生的水流切割初始气泡的作用较强，能够获得更多的小直径气泡。

本实施例中，搅拌器4为径流式搅拌器。该结构中，搅拌器4采用径流式搅拌器，由于其所产生的水流主要是水平流，该水流方向是切割初始气泡的主要方向，因此在相同的搅拌功率条件下能够获得更多的小直径气泡。

本实施例中，驱动单元5包括电机和搅拌轴，电机固定在水面的上方，搅拌轴的上端与电机的输出轴相固定，搅拌轴的下端和搅拌器4同轴固定。

本实施例中，搅拌器4为圆盘锯齿式搅拌器。该结构中，圆盘锯齿式搅拌器呈圆盘状且外边缘具有锯齿结构，其在相同的搅拌功率条件下能获得更大速度的径向水流，该搅拌器4所产生的水流切割初始气泡的作用更加明显，最终能够获得更多的小直径气泡。

本实施例中，搅拌器4上设置有多个通孔41，多个通孔41呈辐射状分布。该结构中，设置通孔41的搅拌器4与微孔曝气器1之间的水流方向为单一的径向向外流动，而不设置通孔41时该搅拌器4与微孔曝气器1之间的水流是上层向外、下层向内的循环流，因此该结构可减小无功能量损耗，提高微气泡产生效率；设置通孔41还可以对通过通孔41的气泡进行二次切割，进一步减小气泡直径；设置通孔41还可以在保持刚性及强度条件下减小搅拌器4转动惯量，有利于降低搅拌器4启动难度。

本实施例中，微孔曝气器1为平板式微孔曝气器。该结构中，由于平板式微孔曝气器的气体扩散面为一个矩形平面，在相同搅拌功率下，径向水流在平面上形成的切割作用较强，因此搅拌器4所产生的水流切割初始气泡的作用较强，能够获得更多的小直径气泡。

本实施例中，微孔曝气器1具有一气体扩散区域11，气体扩散区域11内设置有多个出气孔12，搅拌器4的直径为气体扩散区域11最长直线尺寸的1/5~4/5，且搅拌器4位于气体扩散区域11的中心。该结构中，由于气体扩散区域11的平面形状为矩形，气体扩散区域11最长直线尺寸为其对角线长度，搅拌器4的直径为该对角线尺寸的1/5~4/5，且搅拌器4位于气体扩散区域11的中心，这一方面是为了将搅拌器4产生的径向水流较为均匀地作用于气体扩散区域11，另一方面是如果尺寸太大，为维持搅拌器4刚度，搅拌器4厚度需增加，相同搅拌功率条件下切割气泡的水流速度降低，转动惯量增加，搅拌器4的启动难度加大；如果尺寸太小，相同搅拌功率条件下搅拌器4以外的微孔曝气器1表面径流量减少，因此选择1/5~4/5的范围最为合适。

实施例二：其他结构与实施例一相同，其不同之处在于，微孔曝气器1具有一气体扩散区域11，该气体扩散区域11的平面形状为圆形，气体扩散区域11内设置有多个出气孔12，搅拌器4的直径为气体扩散区域11最长直线尺寸的1/5~4/5，且搅拌器4位于气体扩散区域11的中心。该结构中，由于气体扩散区域11的平面形状为圆形，气体扩散区域11最长直线尺寸为其直径，搅拌器4的直径为该直径尺寸的1/5~4/5，且搅拌器4位于气体扩散区域11的中心，这一方面是为了将搅拌器4产生的径向水流较为均匀地作用于气体扩散区域11，另一方面是如果尺寸太大，为维持搅拌器4刚度，搅拌器4厚度需增加，相同搅拌功率条件下切割气泡的水流速度降低，转动惯量增加，搅拌器4的启动难度加大；如果尺寸太小，相同搅拌功率条件下搅拌器4以外的微孔曝气器1表面径流量减少，因此选择1/5~4/5的范围最为合适。

实施例三：其他结构与实施例一相同，其不同之处在于，风机2的进风口和出风口处分别连接有空气过滤器6。该结构中，空气过滤器6为现有技术，其包括框体，框体内安装有过滤网，起到过滤空气的作用，使得最终流向微孔曝气器1的气体较为干净，这样有助于微孔曝气器1能够长期正常运行而不被堵塞。

实施例四：其他结构与实施例一相同，其不同之处在于，风机2的进风口处连接有空气过滤器6。该结构中，空气过滤器6为现有技术，其起到过滤空气的作用，使得最终流向微孔曝气器1的气体较为干净，这样有助于微孔曝气器1能够长期正常运行而不被堵塞。

实施例五：其他结构与实施例一相同，其不同之处在于，风机2的出风口处连接有空气过滤器6。该结构中，空气过滤器6为现有技术，其起到过滤空气的作用，使得最终流向微孔曝气器1的气体较为干净，这样有助于微孔曝气器1能够长期正常运行而不被堵塞。

值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种微气泡发生装置，包括鼓风机构和微孔曝气器，其特征在于：还包括搅拌机构，所述的鼓风机构由风机和气管组成，所述的风机通过所述的气管与所述的微孔曝气器相连通，所述的搅拌机构由搅拌器和用于驱动所述的搅拌器转动的驱动单元组成，所述的搅拌器设置在所述的微孔曝气器的上方，且所述的搅拌器的下表面与所述的微孔曝气器的上表面存在距离D，所述的微孔曝气器的上表面与水面之间的距离为d，D小于1/2 d，所述的搅拌器为径流式搅拌器或混流式搅拌器。

2.根据权利要求1所述的一种微气泡发生装置，其特征在于：D小于1/10 d。

3.根据权利要求1所述的一种微气泡发生装置，其特征在于：所述的搅拌器为径流式搅拌器。

4.根据权利要求1或3所述的一种微气泡发生装置，其特征在于：所述的搅拌器为圆盘锯齿式搅拌器。

5.根据权利要求4所述的一种微气泡发生装置，其特征在于：所述的搅拌器上设置有多个通孔，多个所述的通孔呈辐射状分布。

6.根据权利要求1所述的一种微气泡发生装置，其特征在于：所述的微孔曝气器为平板式微孔曝气器。

7.根据权利要求4所述的一种微气泡发生装置，其特征在于：所述的微孔曝气器具有一气体扩散区域，所述的气体扩散区域内设置有多个出气孔，所述的搅拌器的直径为所述的气体扩散区域最长直线尺寸的1/5~4/5，且所述的搅拌器位于所述的气体扩散区域的中心。

8.根据权利要求1所述的一种微气泡发生装置，其特征在于：所述的风机的进风口和/或出风口处连接有空气过滤器。

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