CN203425810U - 一种塔式固定床气液反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种塔式固定床气液反应装置，属于用磁场进行水资源净化和保护的技术领域；该装置包括出气口、筛网、进水口、喷淋头、反应床、填料卸口、进气口、出水口、外壳体，将该装置用于强化液体中气体溶解时，采用直流电控制电流形成的磁场，将所需气体和水体同时磁化，磁化后的气体和磁化后的水体介质之间通过分子的无规则运动形成了磁性相吸的“联合体”，从而找到一种能够降低能耗和成本的处理装置，该装置能够增大氧气、臭氧等有顺磁性的气体在水体介质中溶解度。
Description
技术领域
本实用新型公开一种塔式固定床气液反应装置，属于用磁场进行水资源净化和保护的技术领域。
背景技术
随着人们对环境保护越来越重视，相关的法律法规逐步完善，对水处理的要求也越来越严格，当今水处理方法中，无论是活性污泥法还是某些高级氧化技术，都需要利用溶解在水体介质中的气体来进行，而目前面临最大的问题就是气体溶解不完全，以及气体逸散的问题，任何气体在水体介质中的溶解度在给定的某种状态下都存在一个饱和值，我们利用和消耗溶解在水中的气体进行化学反应会消耗这些气体在水中的浓度，以氧气为例，好氧生物处理需要大量的溶解氧为微生物提供有利的生长环境，氧是好氧微生物生存的必要条件，供氧不足会妨碍微生物代谢过程，造成丝状菌等耐低溶解氧环境的微生物滋长，使污泥不易沉淀，导致污泥膨胀，目前用曝气机等设备，对水体介质进行充氧，以保证溶解氧维持在一个相对较高的环境，但是由此又出现了新的问题，曝气机等设备耗能较高，进入水体介质中的大部分气体的利用率不高，新进入水中的气体引起的鼓动，又使得已经溶解的氧气逸散，形成重复充氧，综上所述，有必要寻找一种能够降低能耗，成本低廉，方法简单的处理装置，满足氧气、臭氧等有顺磁性的气体在水体介质中溶解度增大。
现有的环保污水净化的废水生物处理用于充氧的主要设备是离心鼓风机和罗茨鼓风机，功率有290KW 和630KW ，重量在3.5吨以上，现有技术采用高能稀土永磁材料制成的聚氧活化器和螺旋磁化器，将聚氧活化器和螺旋磁化器分别装在负压输气筒适当位置，高速转动的螺旋磁化器可在水下产生真空，因负压造成富氧活化的空气进入水中充分溶解，从而达到增氧的效果，气充分的搅拌、破碎、混合，变成微小的气泡，均匀地混合在污水中，与此同时，高速叶轮的作用同样易使这些已经溶解的气泡再次逸散出来，并且离开设备的气液混合物突然停止搅拌和失压后也会导致由于实验环境条件的改变而引起的气体逸散问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种塔式固定床气液反应装置，该装置包括出气口1、筛网2、进水口3、喷淋头4、填料卸口7、进气口9、出水口11、外壳体12、反应床14，出气口1设于外壳体12的顶端，在出气口1的下端固定有筛网2，喷淋头4设于反应床14上方，喷淋头4与外壳体12上的进水口3相连，在外壳体12的内部设有反应床14，填料卸口7设置在外壳体12上并与反应床14相连通，在外壳体12的底部设有出水口11，在反应床14与出水口11之间设有气液稳定室10，在气液稳定室10的上设有进气口9。
本实用新型所述的塔式固定床气液反应装置的反应床14包括填料5、电磁线圈6、填料支撑板8、内壳体13，填料支撑板8设于反应床14的底部，填料支撑板8固定在外壳体12上，在填料支撑板8上设有孔，气体可通过孔进入到反应床14里面，内壳体13设置在填料支撑板8上，在内壳体13内部装有填料5，在内壳体13外面绕有电磁线圈6，电磁线圈6与外接电源线连接；
本实用新型所述的电磁线圈的电阻率为1.6×10-8~1.6×10-6 Ω·m的材料，实验室一般选择截面积为4~25mm2的铜芯导线。
本实用新型反应装置的外壳体材料为绝缘性且非磁性材料，填料层为各种非磁性材料，例如，活性炭，玻璃渣，沸石等，根据具体操作需要，设置不同粒径的填料，填料的目的是扩大气液接触面积，另外，填充活性炭颗粒或沸石等，对气体有一定吸附作用，还可以更有效的增强反应效率。
将本实用新型的塔式固定床气液反应装置应用在强化液体中气体溶解中，具体步骤如下：在常温常压下，将具有顺磁性的气体从进气口9通入到气液稳定室10中，将液体从进水口3经过喷淋头4通入到反应床14中，使具有顺磁性气体与液体在反应床14中充分混合，接通电源，使具有顺磁性气体和液体介质同时磁化，磁化之后的气体与磁化之后的液体通过分子的无规则运动形成了磁性相吸的“联合体”，使得所需气体在水体介质中的溶解度大大增高，并且超出原先的饱和值，没有溶解的气体通过出气口1排出，筛网2防止有毒成分的液体被气泡打出。
根据气体在水中的溶解度随着温度的升高而降低的特性，气体在液体中溶解较好温度为10℃～50℃，磁场强度可以由直流电的电流强度控制的，磁场方向也是可变的，磁场强度为0.1~10 T。
本实用新型中所述的气体是具有顺磁性的气体，典型的如氧气和臭氧，进气可以是单一的气体，也可以是混合气体，如果只需要氧气，则直接利用空气即可，其中气体的流速根据具体的实验需求来确定，液体是指容易被磁化的液体。
本实用新型的有益效果为：
（1）本实用新型无噪声，能耗相对较低，功率仅为0.8~5KW，结构简单且制作方便；
（2）本实用新型不用搅拌的形式，利用水的重力和气泡的浮力这种不需要过多能量的手段，确保了实验环境的稳定性，气泡不易再次逸散出来，这样经过反应床所得的液体样品性质相对稳定，为控制电流变化磁场强度来确定反映效果提供了基础条件；
（3）本实用新型可以同时实现间歇性操作和流动性操作，比起单一的操作单元，本方法可以提供更多的选择条件，实现了气液两相高效混合均匀，在后续处理中可以提高处理效果。
附图说明
图1是本实用新型装置的结构示意图；
图中：1-出气口，2-筛网，3-进水口，4-喷淋头，5-填料，6-电磁线圈，7-填料卸口，8-填料支撑板，9-进气口，10-气液稳定室，11-出水口，12-外壳体，13-内壳体，14-反应床。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例中的塔式固定床气液反应装置包括出气口1、筛网2、进水口3、喷淋头4、填料卸口7、进气口9、出水口11、外壳体12、反应床14，出气口1设于外壳体12的顶端，在出气口1的下端固定有筛网2，喷淋头4设于反应床14上方，喷淋头4与外壳体12上的进水口3相连，在外壳体12的内部设有反应床14，填料卸口7设置在外壳体12上并与反应床14相连通，在外壳体12的底部设有出水口11，在反应床14与出水口11之间设有气液稳定室10，在气液稳定室10的上设有进气口9；
本实用新型所述的塔式固定床气液反应装置的反应床14包括填料5、电磁线圈6、填料支撑板8、内壳体13，填料支撑板8设于反应床14的底部，填料支撑板8固定在外壳体12上，在填料支撑板8上设有孔，气体可通过孔进入到反应床14里面，内壳体13设置在填料支撑板8上，在内壳体13内部装有填料5，在内壳体13外面绕有电磁线圈6，电磁线圈6与外接电源线连接，如图1所示；
本实施例中的填料5为活性炭，电磁线为截面积为4 mm2的铜芯导线。
本实施例以城市生活污水处理厂初沉池出口处的污水为处理对象，用塔式固定床气液反应装置将臭氧和污水同时进行磁化以提高臭氧在污水中的溶解度，具体步骤如下：在常温常压下，以20g/h的流速将臭氧从进气口9通入到气液稳定室10中，臭氧通过支撑板8上设有的孔进入到反应床14中，其中污水的温度为50℃，将污水样品从进水口3经过喷淋头4通入到反应床14中，使臭氧与污水样品在反应床14中充分混合，没有溶解的气体通过出气口1排除，可以循环再利用，在不通电的情况下，即无外加磁场的作用下，使反应装置内部的气液进行充分混合，取出水口11流出的污水样品分析测定其COD值，每2min取样一次，实验结果如表1所示；
重复以上操作步骤，所不同的是将电磁线圈的电源开启，调整电流强度为1A，即在0.1T外加的磁场为的作用下，使反应装置内部的气液进行充分混合，每2min取样一次。
表1.有磁场和没有磁场反应后污水中各个时段COD值
由上表可以看出：在有外加磁场比没有外加磁场的COD值较低，说明在有外加磁场的情况下，臭氧在水中的溶解度增加，对污水处理效果更好。
实施例2：
本实施例中的塔式固定床气液反应装置包括出气口1、筛网2、进水口3、喷淋头4、填料卸口7、进气口9、出水口11、外壳体12、反应床14，出气口1设于外壳体12的顶端，在出气口1的下端固定有筛网2，喷淋头4设于反应床14上方，喷淋头4与外壳体12上的进水口3相连，在外壳体12的内部设有反应床14，填料卸口7设置在外壳体12上并与反应床14相连通，在外壳体12的底部设有出水口11，在反应床14与出水口11之间设有气液稳定室10，在气液稳定室10的上设有进气口9；
本实用新型所述的塔式固定床气液反应装置的反应床14包括填料5、电磁线圈6、填料支撑板8、内壳体13，填料支撑板8设于反应床14的底部，填料支撑板8固定在外壳体12上，在支撑板8上设有孔，气体可通过孔进入到反应床14里面，内壳体13设置在填料支撑板8上，在内壳体13内部装有填料5，在内壳体13外面绕有电磁线圈6，电磁线圈6与外接电源线连接；
本实施例中的填料5为玻璃渣，电磁线为截面积为16 mm2的铜芯导线。
本实施例以城市生活污水处理厂二沉池出水口的污水为处理对象，用塔式固定床气液反应装置将空气和污水同时进行磁化以提高氧气在污水中的溶解度，在常温常压下，将污水从进水口3经过喷淋头4通入到反应床14中，其中污水的温度为30℃，鼓风机与进气口9连接，开启鼓风机，放空5min，待所产生空气稳定，以6g/h的流速将空气从进气口9通入到气液稳定室10中，空气通过支撑板8上设有的孔进入到反应床14中，使空气与污水在反应床14中充分混合，没有溶解的气体通过出气口1排除，可以循环再利用，首先关闭电磁线圈的电源，即没有外加电场的条件下，分别取1min、2min、5min、8min、10min的流出液，分别测定其DO值，列于表2中；
重复以上操作步骤，所不同的是将电磁线圈的电源开启，调整电流强度为50A，即在5T外加的磁场为的作用下，即有外加电场的条件下，分别取1min、2min、5min、8min、10min的流出液，分别测定其DO值；
表2.有磁场和没有磁场反应后污水中各个时段DO值
由上表可以看出：磁化后的DO值明显比未磁化DO高，这说明在磁场存在的条件下，氧气在污水中的溶解度增加。
实施例3：
本实施例中的塔式固定床气液反应装置包括出气口1、筛网2、进水口3、喷淋头4、填料卸口7、进气口9、出水口11、外壳体12、反应床14，出气口1设于外壳体12的顶端，在出气口1的下端固定有筛网2，喷淋头4设于反应床14上方，喷淋头4与外壳体12上的进水口3相连，在外壳体12的内部设有反应床14，填料卸口7设置在外壳体12上并与反应床14相连通，在外壳体12的底部设有出水口11，在反应床14与出水口11之间设有气液稳定室10，在气液稳定室10的上设有进气口9；
本实用新型所述的塔式固定床气液反应装置的反应床14包括填料5、电磁线圈6、填料支撑板8、内壳体13，填料支撑板8设于反应床14的底部，填料支撑板8固定在外壳体12上，在支撑板8上设有孔，气体可通过孔进入到反应床14里面，内壳体13设置在填料支撑板8上，在内壳体13内部装有填料5，在内壳体13外面绕有电磁线圈6，电磁线圈6与外接电源线连接；
本实施例中的填料5为沸石，电磁线为截面积为25 mm2的铜芯导线。
本实施例以PDF吸收液为处理对象，用塔式固定床气液反应装置将空气和PDF吸收液同时进行磁化以提高氧气在PDF吸收液中的溶解度，具体步骤如下：在常温常压下，将PDF吸收液与进水口3连接经过喷淋头4通入到反应床14中，其中PDF吸收液的温度为10℃，鼓风机与进气口9连接，开启鼓风机，放空3min，待所产生空气稳定，以15g/h的流速将空气从进气口9通入到气液稳定室10中，空气通过支撑板8上设有的孔进入到反应床14中，使空气与污水在反应床14中充分混合，没有溶解的气体通过出气口1排除，可以循环再利用，关闭电磁线圈的电源，即没有外加电场的条件下，在出水口11处取流出液，得到未磁化后的样品溶液；
重复以上操作步骤，所不同的是将电磁线圈的电源开启，调整电流强度为100A，即在10T外加的磁场为的作用下，即有外加电场的条件下，在出水口11处取流出液，得到磁化后的样品溶液；
取未磁化和磁化后的样品溶液各500mL放入密闭容器中保存，随后在两个样品中，通入过量的H2S气体，经过氧化反应，有一定量硫磺生成，结果显示，经过磁化后的样品溶液产生的硫磺量为20g，未经磁化的样品溶液中产生的硫磺量为8g，以上结果可以说明，塔式固定床气液反应装置可以将具有顺磁性的气体和液体紧密结合起来，真正意义实现了气液两相高效混合。
Claims (3)
1.一种塔式固定床气液反应装置，其特征在于：包括出气口（1）筛网（2）、进水口（3）、喷淋头（4）、填料卸口（7）、进气口（9）、出水口（11）、外壳体（12）、反应床（14），出气口（1）设于外壳体（12）的顶端，在出气口（1）的下端固定有筛网（2），喷淋头（4）设于反应床（14）上方，喷淋头（4）与外壳体（12）上的进水口（3）相连，在外壳体（12）的内部设有反应床（14），填料卸口（7）设置在外壳体（12）上并与反应床（14）相连通，在外壳体（12）的底部设有出水口（11），在反应床（14）与出水口（11）之间设有气液稳定室（10），在气液稳定室（10）的上设有进气口（9）。
2.根据权利要求1塔式固定床气液反应装置，其特征在于：反应床（14）包括填料（5）、电磁线圈（6）、填料支撑板（8）、内壳体（13），填料支撑板（8）设于反应床（14）的底部，填料支撑板（8）固定在外壳体（12）上，在填料支撑板（8）上设有孔，内壳体（13）设置在填料支撑板（8）上，在内壳体（13）内部装有填料（5），在内壳体（13）外面绕有电磁线圈（6），电磁线圈（6）与外接电源线连接。
3.根据权利要求1所述的式固定床气液反应装置，其特征在于：电磁线圈的电阻率为1.6×10-8~1.6×10-6 Ω·m。
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2013
- 2013-08-01 CN CN201320465036.8U patent/CN203425810U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN111389041A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-07-10 | 浙江大学 | 磁场强化液氧传热传质装置及采用该装置的填料塔 |
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