CN212334921U - 一种水体超饱和溶气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水体超饱和溶气装置，其包括制氧机、空压机、加压泵、溶气罐和保护过滤器；所述加压泵的出水口与保护过滤器的进水口连接，保护过滤器的出水口与溶气罐的进水口连接；空压机的出气口与制氧机的进气口连接，制氧机的出气口与溶气罐的进气口连接，所述的溶气罐内设有将水体多次细化切割的气液混合仓、液体细化器和气液混流器。本实用新型能够促使水、气双膜界面高频振荡，使气体和水分子团直径大幅度减小，小水分子团和气体团数目急剧增加，大大增加了气体和水分子的接触面积、极大降低了传质阻力，实现水与空气的充分接触传质，使空气溶人水中，达到超饱和溶气。

Description

一种水体超饱和溶气装置

技术领域

本实用新型属于增氧设备技术领域，尤其涉及一种水体超饱和溶气装置。

背景技术

随着我国城市化进程及人口的剧增，工业废水和生活污水的排放量快速增长，致使水体中COD、悬浮物、氮、磷等污染物浓度超标，导致许多城市河流的水体出现季节性或终年水体富营养化现象，水体生态系统结构失衡，严重影响了人们的生活和身体健康。

近年来，比较常用的水质净化与生态修复主要包括：絮凝沉淀，曝气增氧，生物膜技术，水生植物构造的人工湿地、水生植物氧化塘、生态浮床、人工浮岛等技术。其中曝气增氧因其简单、快捷、无局限性、无二次污染、且投入低成本、见效快，在国内外污染河道治理中被广泛使用。

溶解氧是衡量水质好坏的一项重要指标，也是水体生态环境的重要影响因子之一。水体曝气充氧有利于氧的传质，提高水体溶解氧水平，恢复和增强水体中好氧微生物活性，抑制底泥氮、磷的释放，从而使水体中污染物得以去除，改善河道水质情况。目前，现有河道曝气增氧技术主要有纯氧曝气系统、鼓风机微孔布气管曝气系统、叶轮吸气推流式曝气系统、水下射流曝气系统等，这些技术或多或少均存在增氧效果差、氧利用率低，成本高等缺点，以气体利用率为例，现有技术氧的利用率只有30-60％。

中国专利CN207493516U公开了一种能够将进行超饱和溶解的高效高浓度溶气装置，包括溶解罐、释放罐、曝气头、气液混合泵，所述溶解罐由上往下分为余气回收区、产水区、溶气区及混合区，所述释放罐上端为开口端，其下端与溶解罐底部密闭连接，所述溶解罐的顶部设有余气回收口，所述溶解罐上端设有进液口和出液口，溶解罐下端设有气液混合物入口和气液混合物出口，所述曝气头一端通过管道与气液混合物入口连接，另一端通过管道与气液混合泵一端连接，气液混合泵的另一端通过管道与气液混合物出口连接，所述气液混合物入口的气液混合管伸入到释放罐的内部，气液混合管的释放口向上，所述气液混合泵上设有进气口，所述进气口通过管道与余气回收口连接。上述高效高浓度溶气装置通过气液混合泵多次抽吸实现气体与气液混合物多次接触溶解，但是气液混合物中的气体溶解到一定程度后无法再次溶解，还可能造成溶解的气体从气液混合物分离出来。

中国专利CN108083461A公开了一种微纳米增氧设备，从上至下依次包括分流器、至少一个溶气罐和双吸泵；所述双吸泵的进水口末端设置进气口，双吸泵进气口通过进气管与外部大气连通；所述分流器的进水口与双吸泵的出水口连接；所述分流器顶部设有若干出水口，每个分流器出水口通过溶气罐的进水口与溶气罐相连接；所述溶气罐的进水口处和溶气罐内部设有至少一组扰流叶片；溶气罐底部设有出水口，溶气罐中的液体经出水口排入水体。上述专利中的微纳米增氧设备通过将溶解于水中的气泡的坍塌、爆裂实现溶解，气液混合体中的气体含量为10mg/L左右，溶解率低、溶解效率也低下。

实用新型内容

基于背景技术存在的问题，本实用新型的目的在于针对水体富营养化等问题提出一种水体超饱和溶气装置，以克服现有技术的缺陷。本实用新型可以增大气体与水体的接触面积，延长气体在水中的停留时间，提高水体的充氧速率，实现气体在水中的超饱和溶解，同时还可以增加水体活性氧的含量，大幅度提升氧的利用率。

为了达到目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型提供一种水体超饱和溶气装置，其包括制氧机、空压机、加压泵、溶气罐和保护过滤器；所述加压泵的出水口与保护过滤器的进水口连接，保护过滤器的出水口与溶气罐的进水口连接；空压机的出气口与制氧机的进气口连接，制氧机的出气口与溶气罐的进气口连接，所述的溶气罐内设有将水体多次细化切割的气液混合仓、液体细化器和气液混流器。

优选地，所述的加压泵的进水口设有过滤头，保护过滤器与溶气罐的液体管路上设有压力计和止液阀，制氧机与溶气罐的气体管路上设有流量计和止气阀。

优选地，所述的溶气罐包括壳体、气液混合仓、液体细化器和气液混流器，气液混合仓和气液混流器设于壳体内；所述的壳体顶部设有进气口、侧部设有进液口、底部设有出水口，气液混合仓通过进气口与制氧机连接，液体细化器通过进液口与保护过滤器连接，液体细化器设于气液混合仓内，气液混合仓的出液口与气液混流器连接。

优选地，所述气液混合仓内设有多级导叶片，导叶片固定在气液混合仓的内壁上，导叶片靠近气液混合仓内壁的部位厚度大，远离气液混合仓内壁的部位厚度小，导叶片所对应的圆心角均为150°，螺旋升角为30°。

优选地，所述的液体细化器内设有多个过流盘，过流盘水平间隔设置，过流盘上设有多个第一微孔，第一微孔的尺寸由上至下依次减小。

优选地，所述气液混流器包括流体分流管和气液混流管，所述的流体分流管与气液混合仓的出液口连接，气液混流管间隔安装在流体分流管上且与流体分流管连通，气液混流管的内部设有填料，气液混流管底部的出水口与壳体的出水口连通。

优选地，所述的导叶片包括顺时针导叶片和逆时针导叶片。

优选地，所述的第一微孔为圆形、菱形、正方形和蜂窝形中的一种或多种。

优选地，所述的流体分流管的出水口设有纳米滤盘，纳米滤盘采用高分子聚合材质，纳米滤盘上设有多个第二微孔，所述的第二微孔呈圆形或菱形或正方形。

优选地，所述的填料为圆形、菱形、波纹型和蜂窝型中的一种或多种。

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本实用新型的溶气罐是在密闭空间内通过气体和液体的共同加压，以及气液混合仓内的多级导叶片产生的强烈切割及碰撞等作用促使水、气双膜界面高频振荡，使气体和水分子团直径大幅度减小，小水分子团和气体团数目急剧增加，大大增加了气体和水分子的接触面积、极大降低了传质阻力，实现水与空气的充分接触传质，使空气溶人水中，尽量达到饱和程度。

2、本实用新型中的液体细化器采用不同规格的第一微孔，可逐层对高压液体进行切割，使大分子水簇细化为小分子水团，增大液体与气体的接触面积，从而提高水体溶解氧的含量。

3、本实用新型中的气液混合仓内设多级顺时针导叶片和逆时针导叶片，高压气体和液体的混合流体在导叶片的切割、碰撞、再切割的过程中，能够实现微纳米级别的气液混合程度。

4、本实用新型中的流体分流管内设纳米滤盘进一步细化了气液混合流体的纳米级混合程度，最大程度增加气体与水的接触面积，延长气体在水中的停留时间。纳米滤盘采用高分子聚合材料，该材质具有耐冲击、耐腐蚀、化学性稳定、抗老化、寿命长、加工性能优良等优点。

5、本实用新型中的气液混流管内设填料可以延长气液的混合时间，使气体超饱和溶解于水体中，提高了气体的利用效率，同时还可防止因气压突变造成气液分离，最大程度的将气体锁定在水体中。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中气液溶气罐的结构示意图；

图3为本实用新型中气液混合仓的结构示意图；

图4为本实用新型中液体细化器的结构示意图；

图5为本实用新型中过流盘的结构示意图；

图6为本实用新型中多级导叶片的结构示意图；

图7为本实用新型中气液混流器的结构示意图；

图8为本实用新型中流体分流管的结构示意图；

图9为本实用新型中气液混流管的结构示意图；

示意图中的标注说明：

1-空压机；2-制氧机；3-流量计；4-过滤头；5-加压泵；6-保护过滤器；7-压力计；8-溶气罐；9-止气阀；10-止液阀；81-壳体；82-气液混合仓；83-液体细化器；84-气液混流器；85-导叶片；86-过流盘；811-进气口；812-进液口；813-出水口；841-流体分流管；842-气液混流管；843-填料；844-纳米滤盘；845-第二微孔；851-顺时针导叶片；852-逆时针导叶片；861-第一微孔。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例涉及一种水体超饱和溶气装置，其包括制氧机2、空压机1、加压泵5、溶气罐8和保护过滤器6；所述加压泵5的出水口与保护过滤器6的进水口连接，保护过滤器6的出水口与溶气罐8的进水口连接；空压机1的出气口与制氧机2的进气口连接，制氧机2的出气口与溶气罐8的进气口连接。所述的加压泵5的进水口设有过滤头4，保护过滤器6与溶气罐8的液体管路上设有压力计7和止液阀10，利用压力计7测量进液管路上的进液压力，从而适当调节进液压力，止液阀10用于防止液体倒灌。制氧机2与溶气罐8的气体路上设有流量计3和止气阀9。利用进气管路上的流量计3测量空压机1的送风流量，止气阀9用于防止气液混合体倒灌。

如图2所示，所述的溶气罐8包括壳体81、气液混合仓82、液体细化器83和气液混流器84，气液混合仓82和气液混流器84设于壳体81内；所述的壳体81顶部设有进气口811、侧部设有进液口812、底部设有出水口813，气液混合仓82通过进气口811与制氧机2连接，液体细化器83通过进液口812与保护过滤器6连接，液体细化器83设于气液混合仓82内，气液混合仓82的出液口与气液混流器84的进液口连接。

如图3和图6所示，所述气液混合仓82内设有多级导叶片85，导叶片85固定在气液混合仓82的内壁上，导叶片85靠近气液混合仓82内壁的部位厚度大，远离气液混合仓82内壁的部位厚度小，导叶片85所对应的圆心角均为150°，螺旋升角为30°。所述的导叶片85包括顺时针导叶片851和逆时针导叶片852。高压气体和液体的混合流体在导叶片85的切割、碰撞、再切割的过程中，能够实现微纳米级别的气液混合程度

如图4和图5所示，所述的液体细化器83内设有多个过流盘86，过流盘86水平间隔设置，过流盘86上设有多个第一微孔861，第一微孔861圆形，第一微孔861的尺寸由上至下依次减小，位于最上层过流盘86上第一微孔861的孔径为10mm，位于最下层过流盘86上第一微孔861的孔径为100um。液体细化器采用不同规格的第一微孔861，可逐层对高压液体进行切割，使大分子水簇细化为小分子水团，增大液体与气体的接触面积，从而提高水体溶解氧的含量。

如图7至图9所示，所述气液混流器84包括流体分流管841和气液混流管842，所述的流体分流管841与气液混合仓82的出液口连接，气液混流管842间隔安装在流体分流管841上且与流体分流管841连通，气液混流管842的内部设有填料843，所述的填料843为圆形结构，填料843可以延长气液的混合时间，使气体超饱和溶解于水体中，提高了气体的利用效率，同时还可防止因气压突变造成气液分离，最大程度的将气体锁定在水体中。气液混流管842底部的出水口与壳体81的出水口813连通。所述的流体分流管841的出水口设有纳米滤盘844，纳米滤盘844采用高分子聚合材质，纳米滤盘844上设有多个第二微孔845，所述的第二微孔845为圆形。纳米滤盘844进一步细化了气液混合流体的纳米级混合程度，最大程度增加气体与水的接触面积，延长气体在水中的停留时间。纳米滤盘844采用高分子聚合材料，该材质具有耐冲击、耐腐蚀、化学性稳定、抗老化、寿命长、加工性能优良的优点。

本实用新型的工作原理是：

(1)加压水体输送过程：水体经过滤头4进行过滤后通过液体管路运输至加压泵5，经加压后的废水在保护过滤器6内进行第二次过滤，然后经液体管路送至气液溶气罐8，加压液体从进液口812进入液体细化器83，加压液体在液体细化器83内通过过流盘86上的第一微孔861进行初次切割，细化后的液体进入气液混合仓82与加压空气混合。

(2)加压空气输送过程：空气通过空压机1加压后经气体管路运送制氧机2，在制氧机2的作用下提取出气体，加压气体通过进气口81进入气液混合仓82，并在气液混合仓82内与细化的加压液体进行混合。

(3)气体溶解于水体的过程：气体溶解于水体的过程在气液溶气罐8中进行，包括以下步骤：

步骤一：加压细化液体与加压气体在气液混合仓82内进行混合，在多级导叶片85切割、碰撞、再切割的作用下，将大水分子簇细化为水分子团，增加水分子与气体的接触面积，延长气体在水中的停留时间。

步骤二：经过气液混合仓82混合后的气液流体进入气液混流器84，气液混流器84中纳米滤盘844上的第二微孔845对流经的气液混合流体进行再次细化，使气液混合程度达到纳米级，提高了氧在水体中的利用效率，最终气体超饱和的溶解于水体中。

步骤三：气液混合流体在气液混流管842内进行深度的混合，气液混流管842中的填料843不仅可以延长气液的混合时间，使气体充分的溶解于水体中，确保气体在长时间停留在水体中，从而提高气体的利用效率，还可防止因气压突变造成气液分离，最大程度的将气体锁定在水体中，混合气液流体最终从出水口913排出装置。

经实验对超饱和溶气装置的增氧效果进行分析，以溶氧为例用烧杯取气液溶气罐8出水口813的水样进行增氧效果评定，结果表明经超饱和溶气装置处理之后的水体，水中的气体浓度将大幅度提高，水体溶解氧含量高达50mg/L，氧的利用率高达98％以上，相比于微孔曝气利用率的30％～60％，该装置可将氧超饱和的溶解在水体中，给水中的微生物提供一个良好的生存环境，从而促进微生物的大量繁殖，达到降低水体中各种污染物，改善水体生态环境的目的。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水体超饱和溶气装置，其特征在于：其包括制氧机、空压机、加压泵、溶气罐和保护过滤器；所述加压泵的出水口与保护过滤器的进水口连接，保护过滤器的出水口与溶气罐的进水口连接；空压机的出气口与制氧机的进气口连接，制氧机的出气口与溶气罐的进气口连接，所述的溶气罐内设有将水体多次细化切割的气液混合仓、液体细化器和气液混流器。

2.根据权利要求1所述的水体超饱和溶气装置，其特征在于：所述的加压泵的进水口设有过滤头，保护过滤器与溶气罐的液体管路上设有压力计和止液阀，制氧机与溶气罐的气体管路上设有流量计和止气阀。

3.根据权利要求1所述的水体超饱和溶气装置，其特征在于：所述的溶气罐包括壳体，所述的气液混合仓和气液混流器设于壳体内；所述的壳体顶部设有进气口、侧部设有进液口、底部设有出水口，气液混合仓通过进气口与制氧机连接，液体细化器通过进液口与保护过滤器连接，液体细化器设于气液混合仓内，气液混合仓的出液口与气液混流器连接。

4.根据权利要求3所述的水体超饱和溶气装置，其特征在于：所述气液混合仓内设有多级导叶片，导叶片固定在气液混合仓的内壁上，导叶片靠近气液混合仓内壁的部位厚度大，远离气液混合仓内壁的部位厚度小，导叶片所对应的圆心角均为150°，螺旋升角为30°。

5.根据权利要求3所述的水体超饱和溶气装置，其特征在于：所述的液体细化器内设有多个过流盘，过流盘水平间隔设置，过流盘上设有多个第一微孔，第一微孔的尺寸由上至下依次减小。

6.根据权利要求3所述的水体超饱和溶气装置，其特征在于：所述气液混流器包括流体分流管和气液混流管，所述的流体分流管与气液混合仓的出液口连接，气液混流管间隔安装在流体分流管上且与流体分流管连通，气液混流管的内部设有填料，气液混流管底部的出水口与壳体的出水口连通。

7.根据权利要求4所述的水体超饱和溶气装置，其特征在于：所述的导叶片包括顺时针导叶片和逆时针导叶片。

8.根据权利要求5所述的水体超饱和溶气装置，其特征在于：所述的第一微孔为圆形、菱形、正方形和蜂窝形中的一种或多种。

9.根据权利要求6所述的水体超饱和溶气装置，其特征在于：所述的流体分流管的出水口设有纳米滤盘，纳米滤盘采用高分子聚合材质，纳米滤盘上设有多个第二微孔，所述的第二微孔呈圆形或菱形或正方形。

10.根据权利要求6所述的水体超饱和溶气装置，其特征在于：所述的填料为圆形、菱形、波纹型和蜂窝型中的一种或多种。

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