CN113680225B - 基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，包括机体，进液管、臭氧发生器、切割装置、加热装置、放电装置、分流管、推流泵以及浮块，其采用加热增加气泡体积后由切割装置切割气泡，使气泡被切割的几率更大，缩减气泡的体积，并促进气泡细小均匀的分离在水流中，随后再与经发电装置产生的带电气泡进行混合，使切割气泡转变为带电气泡，带电气泡最终经喷射管喷入水体，进入水体后可以直接生成超氧负离子，直接和污染物发生反应，同时，气泡被水体降温并进入常温常压状态而收缩成为微纳米气泡，故而喷射出的气泡能够更好的扩散在水体内，且机体能够自由移动，以此，增加处理面积，提高处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是一种基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机。
背景技术
当进入水体的污染物质超过了水体的环境容量或水体的自净能力，使水质变坏，从而破坏了水体的原有价值和作用的现象，称为水体污染。水体污染后，水中的溶解氧含量在氧化分解部分污染物后被消耗光，剩余的污染物由于微生物在贫氧状态下的还原性分解作用，会产生硫化氢、氨气等令大多数海陆生物致命的毒性气体，通常会导致鱼类、贝类等生物大批死亡。因此有必要向污染水体中鼓入适量氧气来促进动植物及微生物的生长，也需要鼓入适量臭氧来降解已经存在的有机污染物。
要向水中增加氧气含量，必须向水体中鼓入空气，空气在水中首先形成气泡。气泡是指液体内充满气体的空穴，产生气泡的基本条件是液体内气泡内压不小于环境压力。由于浮力比较大，大气泡一般会迅速上升到表面崩解，直径小于1微米的气泡也就是微纳米气泡，能在液体中较长时间稳定存在。因此一般对污染水体的治理过程中需要较多的微纳米气泡，因此获得微纳米气泡是一项研究热点。
目前，获得微纳米气泡的手段主要有以下方法：
第一种、高速旋回剪切法，以加压泵或溶气罐先将部分气体溶解于水中，并通过旋回剪切式微纳米气泡发生器来产生微纳米气泡；
第二种、乱流剪切法，以气液混合高速射流的方式，将空压机注入或自吸进入的空气通过气液间乱流紊动产生的力学效果，将水中气泡微小化；
第三种、加压浮上式，在压力条件下将气体充分溶解于水中，再通过减压后将溶于水中的气体以微纳米气泡的方式释放出来；
第四种、化学法，通过投入化学药品，利用其化合反应生成微纳米气泡；
第五种、电解法，利用电解水或其他物质产生微纳米气泡；
第六种、超声波法，在水中发生强力超声波，利用其音强引起的压力变动产生微纳米气泡。微纳米气泡破裂瞬间，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下子释放出来，此时可激发产生大量的羟基自由基。
上述采用的制造微纳米气泡的方法基本概况下来一般是以下三种原理，1)、是要加压，如第一种高速旋回剪切法和第三种加压浮上式；2)、是要加入化学药剂和水发生反应或电解水法生成氧气，电解水法也需要加入药剂，以形成良好的导电液体，如第四种化学法和第五种电解法；3)、是机械法，比如利用高速射流来气液混合或者用超声波来产生气泡如第二种乱流剪切法和第六种超声波法。这些方法或多或少的都存在一些缺点，比如加压能耗高或者试剂使用量大或者带来二次污染等。单纯的机械法又存在气泡颗粒较大等缺点，且对水体污染的处理效果不佳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中微纳米气泡机对水体污染处理效果不佳的问题，现提供一种基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其利用加热扩大气泡再切割的方法，再对利用该方法得到的气泡进行表面带电改性，获得可以直接对污染物进行降解的活性氧和活性臭氧，提高处理效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，包括：
机体，用于浸没在水体内，所述机体的内部具有内腔；
进液管，进液管的进口端和水体连通；
臭氧发生器，用于供给臭氧气体，所述臭氧发生器配置在机体的内腔中，臭氧发生器的进气口和外界空气连通，臭氧发生器的出气口和进液管连通；
切割装置，配置在机体的内腔中，所述切割装置具有电机、蜗壳和转动安装在蜗壳内的转轴，蜗壳内具有若干刀片，所述刀片均固定在转轴上，电机和转轴传动连接，蜗壳的进口通过第一连接管和进液管的出口端连通；
加热装置，设置在第一连接管上；
放电装置，配置在机体的内腔中，所述放电装置包含具有放电腔的壳体及位于放电腔内的放电组件；
分流管，一端与进液管的出口端连通，另一端设置有喷头，喷头的喷孔和放电腔连通，放电腔通过管道和出液管连通，蜗壳的出口和出液管的进口端连通；
推流泵，推流泵的进口和出液管的进口端连通，推流泵的出口连通有喷射管，所述喷射管轴线方向和竖直方向彼此交叉设置；
以及浮块，用于漂浮在水体上，浮块和机体固定连接。
本方案中采用加热增加气泡体积后由切割装置切割气泡，使气泡被切割的几率更大，缩减气泡的体积，并促进气泡细小均匀的分离在水流中，随后再与经发电装置产生的带电气泡进行混合，使切割气泡转变为带电气泡，带电气泡最终经喷射管喷入水体，进入水体后可以直接生成超氧负离子，直接和污染物发生反应，同时，气泡被水体降温并进入常温常压状态而收缩成为微纳米气泡，故而喷射出的气泡能够更好的扩散在水体内，且喷射管喷射微纳米气泡时能够对机体产生一个反作用力，使机体自由移动，以此，增加处理面积，提高处理效果。
进一步地，所述放电组件包括接地电极和具有尖端放电结构的高压电极，接地电极和高压电极均安装在放电腔内，所述高压电极具有若干个，且若干所述高压电极绕接地电极的周向间隔分布；
或者，所述放电组件包括接地电极和具有尖端放电结构的高压电极，接地电极和高压电极均安装在放电腔内，所述接地电极具有若干个，且若干所述接地电极绕高压电极的周向间隔分布。
进一步地，所述分流管上设置有水泵。
进一步地，所述进液管和出液管均为中间细两端逐渐变粗的文丘里管结构，所述进液管的中间部位和臭氧发生器的出气口连通，所述出液管的中间部位和放电腔连通。
进一步地，所述切割装置有两个，且分别为前切割装置和后切割装置，前切割装置中蜗壳的进口通过第一连接管和进液管的出口端连通，前切割装置中蜗壳的出口通过第二连接管和后切割装置中蜗壳的进口连通，后切割装置中蜗壳的出口和出液管的进口端连通。
进一步地，所述第二连接管上也设置有加热装置。
进一步地，所述推流泵的出口端通过填料箱和喷射管连通，所述填料箱内填充有用于催化臭氧产生超氧自由基、羟基自由基和负氧离子的填料。
进一步地，所述的填料为负载有二氧化锰和氧化铜复合催化剂的活性炭颗粒。
进一步地，所述机体横截面的外轮廓线呈圆形，所述机体的外周壁上套设有弹性圈，所述弹性圈和机体固定连接。
进一步地，所述臭氧发生器的进气口上具有延长管，所述延长管的顶端与外界空气连通。
本发明的有益效果是：本发明的基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机采用加热增加气泡体积后由切割装置切割气泡，使气泡被切割的几率更大，缩减气泡的体积，并促进气泡细小均匀的分离在水流中，随后再与经发电装置产生的带电气泡进行混合，使切割气泡转变为带电气泡，带电气泡最终经喷射管喷入水体，进入水体后可以直接生成超氧负离子，直接和污染物发生反应，同时，气泡被水体降温并进入常温常压状态而收缩成为微纳米气泡，故而喷射出的气泡能够更好的扩散在水体内，且喷射管喷射微纳米气泡时能够对机体产生一个反作用力，使机体自由移动，以此，增加处理面积，提高处理效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机的示意图；
图2是本发明基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机中放电装置的横截面示意图。
图中：1、机体，101、内腔，2、进液管，3、臭氧发生器，4、蜗壳，5、刀片，6、第一连接管，7、第二连接管，8、加热装置，9、壳体，901、放电腔，11、喷头，12、推流泵，13、浮块，14、接地电极，15、高压电极，16、水泵，17、填料箱，18、喷射管，19、弹性圈，20、出液管，21、延长管。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
实施例1
如图1和2所示，一种基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，包括：
机体1，用于浸没在水体内，所述机体1的内部具有内腔101；
进液管2，进液管2的进口端和水体连通；
臭氧发生器3，用于供给臭氧气体，所述臭氧发生器3配置在机体1的内腔101中，臭氧发生器3的进气口和外界空气连通，臭氧发生器3的出气口和进液管2连通；
切割装置，配置在机体1的内腔101中，所述切割装置具有电机、蜗壳4和转动安装在蜗壳4内的转轴，蜗壳4内具有若干刀片5，所述刀片5均固定在转轴上，电机和转轴传动连接，蜗壳4的进口通过第一连接管6和进液管2)出口端连通；本实施例中电机带动转轴旋转，刀片5则随转轴同步转动，以此对蜗壳4内水流中的气泡进行切割；
加热装置8，设置在第一连接管6上，本实施例中加热装置8均可采用电加热管；
放电装置，配置在机体1的内腔101中，所述放电装置包含具有放电腔901的壳体9及位于放电腔901内的放电组件；
分流管，一端与进液管2的出口端连通，另一端设置有喷头11，喷头11的喷孔和放电腔901连通，放电腔901通过管道和出液管20连通，蜗壳4的出口和出液管20的进口端连通；
推流泵12，推流泵12的进口和出液管20的进口端连通，推流泵12的出口连通有喷射管18，所述喷射管18轴线方向和竖直方向彼此交叉设置，优选为，彼此垂直设置；
以及浮块13，用于漂浮在水体上，浮块13和机体1固定连接，本实施例中浮块13具体可通过绳索和机体1固定连接，从而将机体1悬吊在水体中，降低机体)在水体中移动的阻力，实现机体1能够在喷射管18喷射的作用下自由移动。
本实施例中放电组件包括接地电极14和具有尖端放电结构的高压电极15，接地电极14和高压电极15均安装在放电腔901内，所述高压电极15具有若干个，且若干所述高压电极15绕接地电极14的周向间隔分布；
或者，所述放电组件包括接地电极14和具有尖端放电结构的高压电极15，接地电极14和高压电极15均安装在放电腔901内，所述接地电极14具有若干个，且若干所述接地电极14绕高压电极15的周向间隔分布；
上述两种结构的放电组件均可围合呈一个环形放电空间，刚好与喷头11所喷出的喷雾锥相匹配，当喷头11喷出的小水滴和小气泡进入到放电腔901内，便会由通电后的放电组件使小水滴和小气泡带电，带电气泡进入水体后可以直接生成超氧负离子，直接和污染物发生反应。
本实施例中，接地电极14接地，高压电极15接高压电30KV-35KV，具体的，高压电极15和高压发生器的正极电连接。
所述分流管上设置有水泵16；水泵16具体采用微型水泵，通过水泵16将进液管2中的一部分液体抽入分流管，确保喷头11处能够喷出小液滴和小气泡。
所述进液管2和出液管20均为中间细两端逐渐变粗的文丘里管结构；
所述进液管2的中间部位和臭氧发生器3的出气口连通；故而利于臭氧发生器3出气口处臭氧和空气的混合物进入到进液管2内，并有利于臭氧和空气的混合物在进液管2内的水流中进行扩散，形成小气泡；
所述出液管20的中间部位和放电腔901连通；故而利于放电腔901内的带电气泡进入到出液管20内，并有利于其在出液管20内的水流中进行扩散，促使切割后的气泡带电。
所述切割装置有两个，且分别为前切割装置和后切割装置，前切割装置中蜗壳4的进口通过第一连接管6和进液管2的出口端连通，前切割装置中蜗壳4的出口通过第二连接管7和后切割装置中蜗壳4的进口连通，后切割装置中蜗壳4的出口和出液管20的进口端连通。
所述第二连接管7上也设置有加热装置8；通过第二连接管7的加热装置8将对气泡再次进行加热，而后再由后切割装置进行切割，气泡被切割的几率继续增大，促进气泡能够均匀细小的分散在水流中。
所述推流泵12的出口端通过填料箱17和喷射管18连通，所述填料箱17内填充有用于催化臭氧产生超氧自由基、羟基自由基和负氧离子的填料；填料的设置，一方面对气泡形成切割作用，另一方面对臭氧进行催化，产生更多的超氧自由基、羟基自由基和负氧离子，提高污水处理效果。
所述的填料为负载有二氧化锰和氧化铜复合催化剂的活性炭颗粒。
所述机体1横截面的外轮廓线呈圆形，所述机体1的外周壁上套设有弹性圈19，所述弹性圈19和机体1固定连接；故而可使机体1移动到水体的岸边时，能够由弹性圈19提供一个反弹力，横截面的外轮廓线呈圆形的机体1，亦能使机体1进行偏转，从而确保该机体1能够一直处于自由移动状态，防止机体1出现因抵住水体的岸边而静止不动的现象，以此，增加处理面积，提高处理效果。
所述臭氧发生器3的进气口上具有延长管21，所述延长管21的顶端与外界空气连通。
本实施例中基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机工作原理如下：
浮块13漂浮在水体的水面上，机体1被浮块13悬吊在水体中；
在推流泵12的作用下，进液管2处吸入水体中的水流，同时吸入臭氧发生器3出气口处的臭氧和空气的混合物，故而在进液管2内的水流中后形成气泡，随后，进液管2内的水流分成两路：
一路依次经过第一连接管6、前切割装置的蜗壳4、第二连接管7及后切割装置的蜗壳4，然后进入出液管20；在此期间水流经过第一连接管6的加热，气泡变大，而后再由前切割装置中刀片5的旋转运动对气泡进行切割，提高水流中气泡的细小均匀度，接着，再经过第二连接管7的加热，气泡变大，而后再由后切割装置中刀片5的旋转运动对气泡进行切割，继续提高水流中气泡的细小均匀度，最终，水流夹带切割气泡进入到出液管20内，其中，经过切割装置切割的气泡称之为切割气泡；
另一路经分流管，并在水泵16的作用下从喷头11向放电腔901内喷入小水滴和小气泡，使小气泡荷电，而后汇入到出液管20内，并和出液管20内的切割气泡进行混合，使切割气泡成为荷电气泡；
接着，出液管20内夹带荷电气泡的水流进入到填料箱17，被推流泵12泵入到填料箱17内，和填料中表面负载的二氧化锰和氧化铜复合催化进行反应，得自由基和负氧离子被喷射而出，进入水体当中，对水体当中的污染物进行降解，且荷电气泡在水体能够直接生成超氧负离子，直接和污染物发生反应，同时，气泡被水体降温并进入常温常压状态而收缩成为微纳米气泡，增加气泡在水体中的停留时间，进而提高对水体污染的处理效果。
由于水的喷射作用，可以带动机体1在水中进行反向运动，可以使该装置对水体进行大面积的充氧和氧化。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其特征在于：包括：
机体(1)，用于浸没在水体内，所述机体(1)的内部具有内腔(101)；
进液管(2)，进液管(2)的进口端和水体连通；
臭氧发生器(3)，用于供给臭氧气体，所述臭氧发生器(3)配置在机体(1)的内腔(101)中，臭氧发生器(3)的进气口和外界空气连通，臭氧发生器(3)的出气口和进液管(2)连通；
切割装置，配置在机体(1)的内腔(101)中，所述切割装置具有电机、蜗壳(4)和转动安装在蜗壳(4)内的转轴，蜗壳(4)内具有若干刀片(5)，所述刀片(5)均固定在转轴上，电机和转轴传动连接，蜗壳(4)的进口通过第一连接管(6)和进液管(2)的出口端连通；
加热装置(8)，设置在第一连接管(6)上；
放电装置，配置在机体(1)的内腔(101)中，所述放电装置包含具有放电腔(901)的壳体(9)及位于放电腔(901)内的放电组件；
分流管，一端与进液管(2)的出口端连通，另一端设置有喷头(11)，喷头(11)的喷孔和放电腔(901)连通，放电腔(901)通过管道和出液管(20)连通，蜗壳(4)的出口和出液管(20)的进口端连通；
推流泵(12)，推流泵(12)的进口和出液管(20)的进口端连通，推流泵(12)的出口连通有喷射管(18)，所述喷射管(18)轴线方向和竖直方向彼此交叉设置；
以及浮块(13)，用于漂浮在水体上，浮块(13)和机体(1)固定连接。
2.根据权利要求1所述的基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其特征在于：所述放电组件包括接地电极(14)和具有尖端放电结构的高压电极(15)，接地电极(14)和高压电极(15)均安装在放电腔(901)内，所述高压电极(15)具有若干个，且若干所述高压电极(15)绕接地电极(14)的周向间隔分布；
或者，所述放电组件包括接地电极(14)和具有尖端放电结构的高压电极(15)，接地电极(14)和高压电极(15)均安装在放电腔(901)内，所述接地电极(14)具有若干个，且若干所述接地电极(14)绕高压电极(15)的周向间隔分布。
3.根据权利要求1所述的基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其特征在于：所述分流管上设置有水泵(16)。
4.根据权利要求1所述的基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其特征在于：所述进液管(2)和出液管(20)均为中间细两端逐渐变粗的文丘里管结构，所述进液管(2)的中间部位和臭氧发生器(3)的出气口连通，所述出液管(20)的中间部位和放电腔(901)连通。
5.根据权利要求1所述的基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其特征在于：所述切割装置有两个，且分别为前切割装置和后切割装置，前切割装置中蜗壳(4)的进口通过第一连接管(6)和进液管(2)的出口端连通，前切割装置中蜗壳(4)的出口通过第二连接管(7)和后切割装置中蜗壳(4)的进口连通，后切割装置中蜗壳(4)的出口和出液管(20)的进口端连通。
6.根据权利要求5所述的基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其特征在于：所述第二连接管(7)上也设置有加热装置(8)。
7.根据权利要求1所述的基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其特征在于：所述推流泵(12)的出口端通过填料箱(17)和喷射管(18)连通，所述填料箱(17)内填充有用于催化臭氧产生超氧自由基、羟基自由基和负氧离子的填料。
8.根据权利要求7所述的基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其特征在于：所述的填料为负载有二氧化锰和氧化铜复合催化剂的活性炭颗粒。
9.根据权利要求1所述的基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其特征在于：所述机体(1)横截面的外轮廓线呈圆形，所述机体(1)的外周壁上套设有弹性圈(19)，所述弹性圈(19)和机体(1)固定连接。
10.根据权利要求1所述的基于加热切割法的荷电微纳米气泡悬浮喷射机，其特征在于：所述臭氧发生器(3)的进气口上具有延长管(21)，所述延长管(21)的顶端与外界空气连通。
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