CN111825149A - 微气泡射流器及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微气泡射流器及工作方法，其特征在于：所述微气泡射流器包括一端为进水口、一端为微气泡水输出端的管体，所述管体内周壁上设有至少一组导水块，每组的导水块包括在同一个截面内沿圆周均布的至少两个凸块，每个凸块上均设有以使通过该凸块的水流由直线行进变成螺旋行进的导水面，在管体上设有过气孔，所述过气孔与空气连通，气孔也可以螺旋或斜面进入加强A介质的旋转、切割、混合；该微气泡射流器结构简单、设计合理，有利于产生大量微纳米气泡的同时增加其动能。

Description

微气泡射流器及工作方法

技术领域：

本发明涉及一种微气泡射流器及工作方法。

背景技术：

目前在污水处理中会使用到射流器，射流器多采用的也是文丘里的原理，普通射流器的主要功能是“射流”，其次是带入大量空气（氧气等），因气泡大、溶气率低从提高水体溶氧量效率上来看很低。而目前流行的以溶气率和微纳米级气泡为目的微气泡发生装置虽然可以增加微气泡和增加含氧量，但其相对水动能低，相对效率低，设备体积较大。

发明内容：

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种微气泡射流器及工作方法，该微气泡射流器结构简单、设计合理，有利于产生大量微纳米气泡的同时增加其动能。

本发明微气泡射流器，其特征在于：包括一端为进水口、一端为微气泡水输出端的管体，所述管体内周壁上设有至少一组导水块，每组的导水块包括在同一个截面内沿圆周均布的至少两个凸块，每个凸块上均设有以使通过该凸块的水流由直线行进变成螺旋行进的导水面，在管体上设有过气孔，所述过气孔与空气连通。

进一步的，上述导水面为斜面，其与管体轴线形成5-85度的夹角，相邻凸块上的斜面与管体轴线形成不同或相同的夹角。

进一步的，同一个截面内沿圆周均布有二至五个凸块，所述截面为垂直于管体轴线的截面，过气孔位于凸块的侧部。

进一步的，上述管体上设有垂直于管体轴线的穿孔，所述穿孔内固定有柱体块，所述凸块为柱体块凸出于管体内周壁的部分，所述柱体块与导水面之间设有导圆角。

进一步的，上述管体内沿管体轴线方向设有两组的导水块，过气孔位于两组的导水块之间。

进一步的，上述管体在沿垂直于管体轴线同一截面的圆周上均布有多个过气孔，所述过气孔的中心线垂直于或相切于管体内周壁，或者过气孔呈螺旋形；或者所述过气孔与管体轴线形成夹角。

进一步的，上述管体外围套设有外套管，所述外套管两端与管体外周壁为封闭的，所述外套管上设有气管管口，外套管内周壁与管体外周壁之间形成负压腔体，所述过气孔与负压腔体连通。

进一步的，上述管体为三节段，分别是第一节段、第二节段和第三节段，第一节段和第三节段管径相同，且大于第二节段，第二节段两端分别与第一节段和第三节段螺纹连接，导水块和过气孔分别设在第一节段和第三节段上，所述外套管的两端部螺纹连接在第一节段和第三节段上；所述管体的中心孔孔径呈喇叭形逐渐放大。

本发明微气泡射流器的工作方法，其特征在于：所述微气泡射流器包括一端为进水口、一端为微气泡水输出端的管体，所述管体内周壁上设有至少一组导水块，每组的导水块包括在同一个截面内沿圆周均布的至少两个凸块，每个凸块上均设有以使通过该凸块的水流由直线行进变成螺旋行进的导水面，在管体上设有过气孔，所述过气孔与空气连通；工作时，管体的第一端与水泵连接，管体的过气孔与空气连通，启动水泵，使液体、气体介质A从管体的第一端进入管内，气体、液体或粉体介质B从过气孔进入管内，介质A在进入管体内后，在未到达导水块时，液体或空气流为直线行进的，在受到凸块上导水面的导引后，直线状行进的流体即变成螺旋行进的流体，该螺旋行进的流体与可螺旋进入管体内的介质B流体混合后形成微纳米的气泡或混合体。

进一步的，上述管体为三节段，分别是第一节段、第二节段和第三节段，第一节段和第三节段管径相同，且大于第二节段，第二节段两端分别与第一节段和第三节段螺纹连接，导水块和过气孔分别设在第一节段和第三节段上，所述外套管的两端部螺纹连接在第一节段和第三节段上，第一节段和第三节段上均设有导水块和过气孔；水进入管体内后，经过第一节段导水块导水面的导引后，形成螺旋行进的水流，同时与进入管体内的空气混合后形成微纳米的气泡；而后再经过第三节段导水块导水面的导引后，形成更加螺旋的水流，形成更丰富的微纳米气泡。

本发明微气泡射流器结构简单、设计合理，有利于使其产生的气泡体积大大缩小，并可携带更多空气。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明：

图1是本发明一种实施例的剖面图；

图2是图1位于凸块处的截面图；

图3是本发明一种实施例的剖面图；

图4是本发明一种实施例的剖面图；

图5是图4位于凸块处的截面图；

图6是本发明一种实施例的剖面图；

图7是柱体块的主视图；

图8是图7的侧视图；

图9是本发明另一种实施例的剖面图；

图10是本发明另一种实施例的剖面图。

图11-14为设在管体上不同形状过气孔的截面图；

图15是图1的横向剖面图；

图16是图15的局部视图；

图17是高浓度有机废水处理装置的工作原理图；

图18、19是图17的局部视图。

具体实施方式：

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

本发明微气泡射流器包括一端为进水口1、一端为微气泡水输出端2的管体3，所述管体3内周壁上设有至少一组导水块4，每组的导水块包括在同一个截面内沿圆周均布的至少两个凸块5，可以是2-5个凸块，该凸块可以是与管体一体制成或是独立制作后镶设固定在管体上的，每个凸块5上均设有以使通过该凸块的水流或气流由直线行进变成螺旋行进的导水面6，在管体上设有过气孔7，所述过气孔7与空气连通，该过气孔7可以是一个或多个。

上述的过气孔7可以远离凸块的位置，也可以设置在很靠近凸块的侧部。

一种实施例，上述导水面为斜面，其与管体轴线形成5-85度的夹角，相邻凸块上的斜面与管体轴线形成不同或相同的夹角，当在同一个截面内沿圆周均布三个凸块5时，该导水斜面与轴线形成40-65度夹角，较佳采用60度，当在同一个截面内沿圆周均布四个凸块5时，该导水斜面与轴线形成40-52度夹角，较佳采用42度；当然导水面可以是弧形面、曲面等，在直线水流或气流通过该导水斜面后，处于与导水斜面接触的水体或气体产生螺旋，并且在继续行进中带动内部的水体或气体也产生螺旋。

一种实施例，同一个截面内沿圆周均布有二至五个凸块5，截面为垂直于管体轴线的截面，在实际试验中，各凸块5不在同一截面内也是可以的，但其效果相对于位于同一截面的较差些，上述凸块5位于同一截面是指其凸块的中心轴线落在了垂直于管体轴线的截面上。

一种实施例，上述管体3上设有垂直于管体轴线的穿孔9，所述穿孔内固定有柱体块10，所述凸块5为柱体块10凸出于管体内周壁的部分，所述柱体块10与导水面6之间设有导圆角11，该柱体块10可以是圆柱形块或方形柱，该导水面6和导圆角11通过在柱体块10切削制得；在垂直于管体轴线开设穿孔9并在其中穿设固定柱体块10，是为了方便加工，当管体和凸块采用金属材料制成时，需要通过多轴联动的CNC加工机床才能制得，而采用该实施例，只要普通车床和铣床即可加工，生产制作成本较低，在该实施例中，过气孔7可以是在穿孔9内留出一个空间用于设置过气孔，即穿孔9中的柱体块10的截面小于穿孔9，使其中产生一个过水的孔道。

本申请管体的中心孔K（指除进水口1、输出端2的大锥口外的中部呈圆柱形状的通道）自进水口1往输出端2侧呈喇叭形（呈锥形），该圆柱形状的通道的锥度在0.5-3度。

其中一种较佳实施例是，上述管体内沿管体轴线方向设有两组的导水块4，过气孔位于两组的导水块之间，该过气孔具有多个，每几个圆周均布在位于垂直于管体轴线的同一截面内；过气孔的中心线垂直于或相切于管体内周壁，或者过气孔呈螺旋形；或者所述过气孔与管体轴线形成夹角，过气孔较佳采用过气孔的中心线相切于管体内周壁且过气孔与管体轴线形成夹角；对于过气孔呈螺旋形采用机加工无法实现，可以采用螺旋形的金属管埋入预先开设在管体上的大孔，在螺旋形的金属管与大孔之间填埋凝固剂。

其中一种较佳实施例是，上述管体3外围套设有外套管12，所述外套管12两端与管体3外周壁为封闭的(两端封闭可以采用金属板片焊接固定封闭)，所述外套管12上设有气管管口13，当该设备应用在深水时需要在气管管口13上连接延伸气管8，以使延伸气管8的入端高于水面，而在直接在室外空间使用时，即不需要连接延伸气管，但可以在气管管口13上罩个防尘罩），外套管内周壁与管体外周壁之间形成负压腔体14，所述过气孔7与负压腔体14连通，采用外套管12后即具有负压腔体14，具有负压腔体14后可以仅需要设置一个气管管口13通过延伸气管8连接空气（应用于深水时），在气管管口13连通空气后，空气经过气管管口13进入负压腔体14，而后分别经过各过气孔7后进入管体3内，从而实现在管体3的第二端输出微纳米的气泡水，通过该实施例产生较佳的微纳米的气泡水；而在室外空间使用时可以不用设置外套管12的，因为过气孔7直接可以与空气连通。

在管体第一端接水泵后，水中第一端进入管体内，在管体内孔、过气孔7和负压腔体14均产生负压，从而使空气可以被抽吸入管体内孔内。

进一步的为了设计合理，上述管体3为三节段，分别是第一节段15、第二节段16和第三节段17，第一节段15和第三节段17管径相同，且大于或等于第二节段16，第二节段16两端分别与第一节段15和第三节段17螺纹连接，导水块和过气孔分别设在第一节段和第三节段上，所述外套管的两端部螺纹连接在第一节段和第三节段上，在第二节段16内周壁管径可以与第一节段15、第三节段17内周壁相同或不同，且在第二节段16内周壁设有至少一个的凹环18，通过设置凹环18有助于水流的回旋翻滚，为了加工方便，第一节段15和第三节段17的形状和结构相同可以共用，第二节段16为两端与第一节段15和第三节段17端部螺接的管杆。

在管体3进水口1一端（管体第一端）和微气泡水输出端2（管体第二端）的内孔可以为喇叭口，本申请的管体、凸块和柱形块等可以采用金属材料制成，也可以是塑料制成。

本发明微气泡射流器的工作方法，所述微气泡射流器包括一端为进水口1、一端为微气泡水输出端2的管体3，所述管体3内周壁上设有至少一组导水块4，每组的导水块包括在同一个截面内沿圆周均布的至少两个凸块5，可以是2-5个凸块，该凸块可以是与管体一体制成或是独立制作后镶设固定在管体上的，每个凸块5上均设有以使通过该凸块的水流由直线行进变成螺旋行进的导水面6，在管体上设有过气孔7，所述过气孔7与空气连通，该过气孔7可以是一个或多个；工作时，管体的第一端与水泵连接，管体的过气孔与空气连通，启动水泵，使液体、气体介质A从管体的第一端进入管内，气体、液体或粉体介质B从过气孔进入管内，介质A在进入管体内后，在未到达导水块时，液体或空气流为直线行进的，在受到凸块上导水面的导引后，直线状行进的流体即变成螺旋行进的流体，该螺旋行进的流体与可螺旋进入管体内的介质B流体混合后形成微纳米的气泡或混合体。

进一步的，上述上述管体3为三节段，分别是第一节段15、第二节段16和第三节段17，第一节段15和第三节段17管径相同，且大于第二节段16，第二节段16两端分别与第一节段15和第三节段17螺纹连接，导水块和过气孔分别设在第一节段和第三节段上，所述外套管的两端部螺纹连接在第一节段和第三节段上；水进入管体内后，经过第一节段导水块导水面的导引后，形成螺旋行进的水流，同时与进入管体内的空气混合后形成微纳米的气泡；而后再经过第三节段导水块导水面的导引后，形成更加螺旋的水流，形成更丰富的微纳米气泡。

上述管体3具有三节段仅仅一种举例说明，是一种便于生产制造的实施例，并非必须采用的方案，管体也可以是两段、四段等等均可。

本申请微泡射流装置主要把以下几个往往需要多个设备和工序完成的事情，一起并超高效完成，可实现：

1.微纳米气泡大量生成；

2.射流大水量，带动水体形成水流；

3.高压射流造泡，产生1-4kgf/cm²的压力，造泡的同时也使微泡离子化（产生吸附水中悬浮物的絮凝功能），微气泡的压破空化效应产生的羟基自由基又会对污染物有分解降解作用，同时高压快速旋转切割的水流冲击本身也会使污水（吸入喷出水）电离、降解、破坏藻等污染性水生物细胞等等功效。

本发明微气泡射流器仅仅需要连接一个水泵即可工作，设备简单、成本较低；水泵所输入的水就是待处理水体的水，无需额外的自来水等，使用成本低；此外最为重要的是本申请水处理的效率高，现有的微气泡发生装置可以每小时增加水体含氧量在一立方，而本申请可以达到10-20立方每小时；处理等量的污水时，现有设备不仅需要占用更大的设备体积，而且也需要占用更大存储污水的容器或池体。

因此，本申请具有显著的特点：体积小、处理污水的效率高，污水处理所占用空间小，制作和使用设备成本低。

本申请的微气泡射流器将其应用在高浓度有机废水处理装置中，该高浓度有机废水处理装置包括用于盛置高浓度有机废水的池体B1和设在池体内的第一水泵B2，所述池体B1外设置有第一罐体容器B3和第二罐体容器B4，所述第一水泵B2的出水端连接第一微气泡射流器B5后连接第一罐体容器B3的进水端，所述第一罐体容器B3的出水端通往池体B1，所述第一罐体容器的进水端旁接具有开关阀B6的分支管路B7，所述分支管路B7连接第二罐体容器B4的进水端，所述第二罐体容器下部的出口B10依次连接第二水泵B8和第二微气泡射流器B9后连接第二罐体容器下部的入口B11，所述第二罐体容器的底部设有排水口B12。

高浓度有机废水输入到池体B1内，在装满后，启动第一水泵B2、第二水泵B8工作，废水经过第一微气泡射流器B5一次处理后进入第一罐体容器B3，同时部分分支输送往第二罐体容器B4，一次处理后的水经过第一罐体容器回流至池体B1中，在进入第二罐体容器B4的水，从第二罐体容器B4下部的出口依次经过第二水泵B8和第二微气泡射流器B9，水经过第二微气泡射流器的二次处理后进入第二罐体容器下部的入口，实现第二罐体容器内水的循环处理，处理结束后从第二罐体容器的底部排水口B12排出（排水管道上设有阀门），池体B1可以通过在地面上挖槽并做防水而成，第一、二罐体容器材料可以是不锈钢罐体、做防锈处理的钢罐、玻璃钢罐等，该第一罐体容器可以称为氧化罐，第二罐体容器可以是现有的流化床生物反应器，也可以是在罐中放置球状、环状、方块状流化床用填料。

高浓度有机废水处理装置的工作方法，高浓度有机废水处理装置包括用于盛置高浓度有机废水的池体B1和设在池体内的第一水泵B2，所述池体B1外设置有第一罐体容器B3和第二罐体容器B4，所述第一水泵B2的出水端连接第一微气泡射流器B5后连接第一罐体容器B3的进水端，所述第一罐体容器B3的出水端通往池体B1，所述第一罐体容器的进水端旁接具有开关阀B6的分支管路B7，所述分支管路B7连接第二罐体容器B4的进水端，所述第二罐体容器下部的出口B10依次连接第二水泵B8和第二微气泡射流器B9后连接第二罐体容器下部的入口B11，所述第二罐体容器的底部设有排水口B12；工作时，高浓度有机废水输入到池体内，在装满后，启动第一水泵、第二水泵工作，废水经过第一微气泡射流器一次处理后进入第一罐体容器，同时部分分支输送往第二罐体容器，一次处理后的水经过第一罐体容器回流至池体中，在进入第二罐体容器的水，从第二罐体容器下部的出口依次经过第二水泵和第二微气泡射流器，水经过第二微气泡射流器的二次处理后进入第二罐体容器下部的入口，实现第二罐体容器内水的循环处理，处理结束后从第二罐体容器的底部排水口排出。

高浓度有机废水处理装置具体现场处理实例，食品厂高浓度有机污水，排放量50t/d, 罐体（第一罐体容器B3和第二罐体容器B4）合计25m³，前端(B13处)混合加有20g/h臭氧发生器产生的臭氧，下面为进污水端与出水端不同水质参数检测表：

(Mg/L)	COD Mn	BOD	SS	动物性油
					进水	270	480	560	190
出水	42	58	67	7

因此，本申请显著特点：1.处理能力大，为普通生化法的3-5倍，2.污泥量少，为普通生化法（活性污泥法）的1/4以下，3.占地少，设置方便，只需普通生化法1/3以下的面积，主装置罐体摆放即可。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种微气泡射流器，其特征在于：包括一端为进水口、一端为微气泡水输出端的管体，所述管体内周壁上设有至少一组导水块，每组的导水块包括在同一个截面内沿圆周均布的至少两个凸块，每个凸块上均设有以使通过该凸块的水流由直线行进变成螺旋行进的导水面，在管体上设有过气孔，所述过气孔与空气连通。

2.根据权利要求1所述的微气泡射流器，其特征在于：所述导水面为斜面，其与管体轴线形成5-85度的夹角，相邻凸块上的斜面与管体轴线形成不同或相同的夹角。

3.根据权利要求1所述的微气泡射流器，其特征在于：同一个截面内沿圆周均布有二至五个凸块，所述截面为垂直于管体轴线的截面，过气孔位于凸块的侧部。

4.根据权利要求1、2或3所述的微气泡射流器，其特征在于：所述管体上设有垂直于管体轴线的穿孔，所述穿孔内固定有柱体块，所述凸块为柱体块凸出于管体内周壁的部分，所述柱体块与导水面之间设有导圆角。

5.根据权利要求4所述的微气泡射流器，其特征在于：所述管体内沿管体轴线方向设有两组的导水块，过气孔位于两组的导水块之间。

6.根据权利要求1所述的微气泡射流器，其特征在于：所述管体在沿垂直于管体轴线同一截面或不同截面的圆周上均布有多个过气孔，所述过气孔的中心线垂直于或相切于管体内周壁，或者过气孔呈螺旋形；或者所述过气孔与管体轴线形成夹角。

7.根据权利要求1、5或6所述的微气泡射流器，其特征在于：所述管体外围套设有外套管，所述外套管两端与管体外周壁为封闭的，所述外套管上设有气管管口，外套管内周壁与管体外周壁之间形成负压腔体，所述过气孔与负压腔体连通。

8.根据权利要求7所述的微气泡射流器，其特征在于：所述管体为三节段，分别是第一节段、第二节段和第三节段，第一节段和第三节段管径相同，且大于第二节段，第二节段两端分别与第一节段和第三节段螺纹连接，导水块和过气孔分别设在第一节段和第三节段上，所述外套管的两端部螺纹连接在第一节段和第三节段上；所述管体的中心孔孔径呈喇叭形逐渐放大。

9.一种微气泡射流器的工作方法，其特征在于：所述微气泡射流器包括一端为进水口、一端为微气泡水输出端的管体，所述管体内周壁上设有至少一组导水块，每组的导水块包括在同一个截面内沿圆周均布的至少两个凸块，每个凸块上均设有以使通过该凸块的水流由直线行进变成螺旋行进的导水面，在管体上设有过气孔，所述过气孔与空气连通；工作时，管体的第一端与水泵连接，管体的过气孔与空气连通，启动水泵，使液体、气体介质A从管体的第一端进入管内，气体、液体或粉体介质B从过气孔进入管内，介质A在进入管体内后，在未到达导水块时，液体或空气流为直线行进的，在受到凸块上导水面的导引后，直线状行进的流体即变成螺旋行进的流体，该螺旋行进的流体与可螺旋进入管体内的介质B流体混合后形成微纳米的气泡或混合体。

10.根据权利要求9所述的微气泡射流器的工作方法，其特征在于：所述管体为三节段，分别是第一节段、第二节段和第三节段，第一节段和第三节段管径相同，且大于第二节段，第二节段两端分别与第一节段和第三节段螺纹连接，导水块和过气孔分别设在第一节段和第三节段上，所述外套管的两端部螺纹连接在第一节段和第三节段上，第一节段和第三节段上均设有导水块和过气孔；水进入管体内后，经过第一节段导水块导水面的导引后，形成螺旋行进的水流，同时与进入管体内的空气混合后形成微纳米的气泡；而后再经过第三节段导水块导水面的导引后，形成更加螺旋的水流，形成更丰富的微纳米气泡。

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