CN219429764U - 一种双射流微纳米高效气浮除油系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种双射流微纳米高效气浮除油系统，所述系统包括空气压缩机、稳压器、水泵、过滤器、一级反应池、二级反应池、微纳米气泡发生器；在一级反应池和二级反应池的底部均安装有微纳米气泡发生器，空气压缩机、储气瓶和稳压器依次通过注气管道B连接，之后连接一级反应池/二级反应池内的微纳米气泡发生器；在一级反应池和二级反应池的底部设置有排污口；二级反应池的污水出口接再生水蓄水池，再生蓄水池的出口经过滤器、水泵通过循环水管道C连接一级反应池和二级反应池的循环水入口；所述循环水管道进入反应池后与反应池内的微纳米气泡发生器连接。该系统提高了靠近壁面位置的除油率，及对不同含油浓度的污水的高效处理。

Description

一种双射流微纳米高效气浮除油系统

技术领域

本实用新型涉及含油污水处理技术领域，具体涉及一种双射流微纳米高效气浮除油系统。

背景技术

含油污水的排放不仅会阻断大气中的氧气向水体转移，导致水体缺氧，降低水下植物的光合作用和动物的呼吸作用，会造成水生生物死亡、影响水体的清洁度，人们食用被污染的农作物则会严重影响身体健康。污水处理中常用的方法为气浮工艺，其基本原理是空气以高度分散的微小气泡形式通向污水中，污水中的乳化油、悬浮颗粒等污染物黏附在微小气泡上，并随之上浮至表面形成泡沫和污染物，通过收集表面泡沫达到污水净化的目的。

目前市面上存在的射流溶气气浮在射流器的作用下使适量空气与部分回流水在溶气罐内形成饱和溶气载体，减压得到大量微细气泡，但在高表面负荷下，空气需要在水中停留较长时间，因此需采用容积较大的溶气罐，建造成本高。此外，目前的气浮装置在靠近壁面位置的除油率很低。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于在处理污水过程中低能耗高效气浮除油的双射流微纳米高效气浮除油系统。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种双射流微纳米高效气浮除油系统，所述系统包括空气压缩机、稳压器、水泵、过滤器、一级反应池、二级反应池、微纳米气泡发生器；

在一级反应池5和二级反应池11的底部均安装有微纳米气泡发生器，空气压缩机1、储气瓶2和稳压器3依次通过注气管道B连接，稳压器出口管道分为两条支路，一条支路经一级反应池上的气体进口连接一级反应池内的微纳米气泡发生器，另一条支路经二级反应池上的气体进口连接二级反应池内的微纳米气泡发生器；

在一级反应池5和二级反应池11的底部设置有排污口6，排污口6位于相应微纳米气泡发生器的下方，在一级反应池5和二级反应池11的中上部设置有污水进口和污水出口；所述排污口分别通过相应的排污管连接排污池10；

所述一级反应池5的污水进口与污水池相连，一级反应池的污水出口连接二级反应池11的污水进口，二级反应池11的污水出口接再生水蓄水池12，再生蓄水池的出口经过滤器13、水泵14通过循环水管道C连接一级反应池和二级反应池11的循环水入口；所述循环水管道进入反应池后与反应池内的微纳米气泡发生器连接，为微纳米气泡发生器提供循环水源；

两个反应池的循环水入口均位于相应反应池的污水进口上方；

在一级反应池和二级反应池顶部均设置有刮板输送机。

注气管道B和循环水管道C与相应器件通过快插接头连接；所述空气压缩机1为微纳米气泡发生器提供压缩空气，稳压器3用于平稳处理压缩空气。

所述微纳米气泡发生器具有多个气泡雾化喷嘴15，多个气泡雾化喷嘴分别设置在一级反应池和二级反应池底部，循环水管道C和注气管道B在反应池底部形成两个支路，两个支路再分叉形成多个支路，每个气泡雾化喷嘴都有单独的注气管道和循环水管道。

在反应池气体进口管道前、循环水入口管道前设置有气体数字式质量流量控制器4和液体数字式质量流量控制器17，在反应池污水进口管道前分别安装有第一污水流量控制器16、第二污水流量控制器9。

所述系统还包括控制单元，控制单元与气体数字式质量流量控制器4、液体数字式质量流量控制器17、第一污水流量控制器16、第二污水流量控制器9、刮板输送机和水泵电性连接。

若一级反应池和/或二级反应池内中间含油量高于两侧，则气泡雾化喷嘴在相应反应池中按照分组菱形布置方式设置，相邻组之间的邻近喷嘴之间的距离为20-30cm，在菱形的四个顶角和中心均布置有气泡雾化喷嘴；

若一级反应池和/或二级反应池内两侧含油量高于中间，则采用正方形布置，正方向顶点和中心布置气泡雾化喷嘴，所有气泡雾化喷嘴在俯视图中呈上下交错布置的错位安装排列，中间布置喷嘴数量少，正方形中气泡雾化喷嘴对角之间的间隔为28-40cm；

若一级反应池和/或二级反应池内含油量均匀分布，则气泡雾化喷嘴按照两排等间距布置，气泡雾化喷嘴之间横向间隔为20-30cm，纵向间隔为30-35cm。

所述一级反应池内微纳米气泡发生器的底部还设置有沉淀斗，用于集中收集污泥、沉淀的污染物和絮体；同时沉淀斗一侧设置直径为20mm的排污口，沉淀斗的排污口与一级反应池的排污口通过排污管道连接，进而连接排污池10；沉淀斗的底部设置朝向排污口0.02的坡度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的双射流微纳米高效气浮除油系统是基于气泡雾化机理，利用气泡雾化喷嘴作为微纳米气泡发生器应用在污水处理过程中。气泡雾化喷嘴浸没在水中形成微纳米气泡，气泡雾化喷嘴内部形成泡状流，在喷嘴出口形成微气泡射流，由于射流边界层涡的剪切作用产生大量微纳米气泡，提高了靠近壁面位置的除油率，且微纳米气泡发生器能够调节气泡大小。此外，射流边界与周围污水的速度梯度导致部分微纳米气泡返混，增加了微纳米气泡的停留时间。

本实用新型中微纳米气泡发生器由于可以调节注入气体流量和循环水流量，可实现喷嘴出口速度梯度的控制，实现对不同含油浓度的污水的高效处理。

本实用新型的双射流微纳米高效气浮除油系统适用于任意反应池，系统运行前测量同一高度不同横截面的污水油含量，若中间含油量高于两侧，选用图3中的气泡雾化喷嘴排列组合E1，气泡雾化喷嘴在俯视图中分组呈菱形布置，相邻组之间的邻近喷嘴之间的距离为20-30cm，在菱形的四个顶角和中心均布置有喷嘴，每组气泡雾化喷嘴呈花瓣状对称排列，气泡雾化喷嘴之间的间隔为20-25cm；喷嘴与壁面之间间隔25-30cm。若两侧含油量高于中间，选用图3中的气泡雾化喷嘴排列组合E2，即采用正方形布置，正方向顶点和中心布置气泡雾化喷嘴，所有气泡雾化喷嘴在俯视图中呈上下交错布置的错位安装排列，中间布置喷嘴数量较少，气泡雾化喷嘴对角之间的间隔为28-40cm；气泡雾化喷嘴与所有壁面之间的间隔为20cm。若含油量基本一致，则选用图3中的气泡雾化喷嘴排列组合E3，气泡雾化喷嘴按照两排等间距布置即可，气泡雾化喷嘴之间横向间隔为20-30cm，优选为25cm，纵向间隔为30-35cm，优选为33cm。

附图说明

图1双射流微纳米高效气浮除油系统结构示意图。

图2双射流微纳米高效气浮除油系统工作流程图。

图3气泡雾化喷嘴排列组合图。

图中，A-含油污水，B-注气管道，C-循环水管道，D-排污管；1-空气压缩机，2-储气瓶，3-稳压器，4-气体数字式质量流量控制器，5-一级反应池，6-排污口，7-刮渣板，8-移动控制器，9-第二污水流量控制器，10排污池，11-二级反应池，12-再生水蓄水池，13-过滤器，14-水泵，15-气泡雾化喷嘴，16-第一污水流量控制器，17-液体数字式质量流量控制器。E1-组合1，E2-组合2，E3-组合3。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步解释本实用新型，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。

本实用新型是一种基于气泡雾化机理的双射流微纳米高效气浮除油系统(简称系统，参见图1-3)，包括空气压缩机1、储气瓶2、稳压器3、气体数字式质量流量控制器4、一级反应池5、排污管6、刮渣板7、移动控制器8、处理水流量控制器9、排污池10、二级反应池11、再生水蓄水池12、过滤器13、水泵14、微纳米气泡发生器、第一污水流量控制器16、液体数字式质量流量控制器17。

在一级反应池5和二级反应池11的底部均安装有微纳米气泡发生器，所述空气压缩机1为微纳米气泡发生器提供压缩空气，稳压器3用于平稳处理压缩空气，水泵14为微纳米气泡发生器提供循环水。空气压缩机1、储气瓶2和稳压器3依次通过注气管道B连接，稳压器出口管道分为两条支路，一条支路经一级反应池上的气体进口连接一级反应池内的微纳米气泡发生器，另一条支路经二级反应池上的气体进口连接二级反应池内的微纳米气泡发生器；

在一级反应池5和二级反应池11的底部设置有排污口6，排污口6位于相应微纳米气泡发生器的下方，在一级反应池5和二级反应池11的中上部设置有污水进口和污水出口；所述排污口分别通过相应的排污管连接排污池10；

所述一级反应池5的污水进口与污水池(图中未绘出)相连，一级反应池的污水出口连接二级反应池11的污水进口，二级反应池11的污水出口接再生水蓄水池12，再生蓄水池的出口经过滤器13、水泵14通过循环水管道C连接一级反应池和二级反应池11的循环水入口；所述循环水管道进入反应池后与反应池内的微纳米气泡发生器连接，为微纳米气泡发生器提供循环水源；

两个反应池的循环水入口均位于相应反应池的污水进口上方；

在一级反应池和二级反应池顶部均设置有刮渣板7和移动控制器8，移动控制器8自动调节刮渣板的移动频率；

再生水蓄水池12用来储存处理后的水，并为两级反应池提供循环水，降低能耗。所述过滤器13为去除循环水中的少量固体颗粒，防止微纳米气泡发生器堵塞。

注气管道B和循环水管道C与相应器件连接的方式为快插接头。气泡雾化喷嘴在反应池底部生成大量的微纳米气泡。

所述循环水为除油系统处理干净的再生水过滤后得到的，循环水可重复使用。

所述微纳米气泡发生器具有多个气泡雾化喷嘴15，气泡雾化喷嘴技术是用气泡作为雾化的动力，利用气泡的产生、运动、变形直到出口爆破来产非常细小的液雾。多个气泡雾化喷嘴分别设置在一级反应池和二级反应池底部。循环水管道C和注气管道B在反应池底部形成两个支路，两个支路再分叉形成多个支路，每个气泡雾化喷嘴都有单独的注气管道和循环水管道。

在反应池气体进口管道前、循环水入口管道前设置有气体数字式质量流量控制器4和液体数字式质量流量控制器17，在反应池污水进口管道前分别安装有第一污水流量控制器16、第二污水流量控制器9，分别用于自动控制和测量注入气体流量、循环水流量和污水流量。

所述气泡雾化喷嘴可采用公布号为CN110449283A的一种基于气泡切割的新型雾化喷嘴，包括内部构件和外部构件，内、外构件所形成的封闭空间构成喷嘴的混合室，内部构件包含内芯，所述的外部构件为外壳和喷头，内部构件还包括气泡分割器，内芯的顶部开有第一进气孔，第一进气孔下方的内芯上部有外螺纹，外螺纹下方的内芯内部为气体通道，在气体通道下部设有多个第二进气孔，位于第二进气孔下方的内芯上设有旋流槽；所述外壳呈空心开放状的圆管，外壳上部有内螺纹与内芯上的外螺纹通过密封结构紧密相连，外壳侧面有进液孔，外壳下部有外螺纹；喷头的上部有内螺纹，与外壳上的外螺纹螺纹连接，喷头的封闭端中心位置开有喷孔，在外壳下部的空腔内安装气泡分割器，外壳与气泡分割器通过密封结构和喷头紧密相连；第二进气孔所在的内芯部分直径小于外壳的内径，外壳上的进液孔与第二进气孔所在的内芯部分相对应；旋流槽部分的内芯直径与外壳的内径一致，内芯伸入外壳内的长度小于外壳的长度，内芯的旋流槽上部同外壳之间的空隙构成一级混合室，内芯旋流槽下部与外壳和喷头围成空间为二级混合室。本实用新型选择的这种气泡雾化喷嘴能根据污水含油浓度及时调节气泡大小，可以在高浓度的时候，调节气泡雾化喷嘴的气液质量流量比，通过调节喷嘴出口泡状流的大小，从而控制污水池中的气泡大小，减少能耗浪费，克服了常规喷嘴由于溶解度的局限性而导致耗气量大的不足。

进液孔内接循环水，进气孔接注入气体，基于气泡雾化机理，通过改变气体注入流量和循环水流量使气泡雾化喷嘴内部形成离散泡状流，压力在喷嘴出口骤然降低，气泡破碎形成大量微细气泡。气体和循环水由各自的入口进入气泡雾化喷嘴内部混合形成泡状流，泡状流经过旋流槽加速，撕裂破碎形成离散泡状流。随后离散泡状流经过剪切泡破碎成小气泡，在喷嘴出口高速度梯度的影响下，膨胀破碎成微气泡。在喷嘴出口离散泡状流以高速射流状态进入反应池中，在射流边界层活跃的湍流混合将液体卷入形成涡旋，进一步将微气泡剪切破碎成微纳米气泡，气泡尺度为30-300μm之间。此外，注入气体流量和循环水流量的不同导致了喷嘴出口速度梯度不同，由于动量的横向传递，微纳米气泡发生反向流动，增加微纳米气泡的分布和停留时间。不同污水处理量所需的气泡数不同，因此通过调节气泡雾化喷嘴的注气量、循环水量及气泡雾化喷嘴排列实现对气泡数密度及分布的控制，微纳米气泡发生器的气泡雾化喷嘴的排布和数量根据不同需求设置。将气泡雾化喷嘴用于液相污水中，能射流涡旋形成更小气泡。

所述一级反应池内微纳米气泡发生器的底部还设置有沉淀斗，用于集中收集污泥、沉淀的污染物和絮体。同时沉淀斗一侧设置直径为20mm的排污口，沉淀斗的排污口与一级反应池的排污口通过排污管道连接，进而连接排污池10。为了便于沉淀斗的清理，沉淀斗的底部设置朝向排污口0.02的坡度。

所述二级反应池主要收集上浮在表面的污染物，利用自动刮渣板刮去。

所述刮渣板7设置在一级反应池和二级反应池顶部，用于刮去污水表面聚集的污染物。刮渣板7受移动控制器控制，同时根据气浮的表面负荷使用移动控制器8自动调节刮渣板的移动频率，自动刮渣板的结构功能可依据现有技术实现。刮渣板收集到的污染物通过排污管连接排污池。自动刮渣板的结构可采用刮板输送机实现，包括刮渣板和移动控制器8，用于自动刮油，刮板输送机系列为SGB320/17、SGB320/22、SGB320/30T、SGB320/40T、SGB320/150C等。

本实用新型还包括控制单元，控制单元与气体数字式质量流量控制器4、液体数字式质量流量控制器17、第一污水流量控制器16、第二污水流量控制器9、刮板输送机和水泵电性连接。

本实用新型适用于含油污水处理领域，污水池与一级反应池5相连，气浮时添加聚合氯化铝，二级反应池11接在一级反应池后，对污水进行二次处理，处理完的水进入再生水蓄水池12，再生水蓄水池12用来储存处理后的水，并为反应池提供循环水，降低能耗。

微纳米气泡发生器安装在一级反应池5和二级反应池11底部，气泡在反应池底部生成大量的微纳米气泡。

含油污水A从一级反应池的污水进口注入一级反应池中，第一污水流量控制器16监控含油污水总量，根据不同的含油污水总量调整气体数字式质量流量控制器4和液体数字式质量流量控制器17。

所述刮渣板7设置在一级反应池和二级反应池顶部，用于刮去污水表面聚集的污染物。并根据表面负荷的不同，由移动控制器8自动调节刮渣板的移动频率。

含油污水进入一级反应池后，气泡雾化喷嘴为微纳米气泡发生器创造气浮条件。由于射流涡旋和卷吸返混的特性，产生的大量微纳米气泡在水中存留时间长，有效地吸附污染物，由于射流返混，靠近边界层位置的微纳米气泡会被卷吸返混，在远离射流边界层后向上浮动。一级反应池加入聚合氯化铝(絮凝剂PAC)，使污水中的污染物结合形成絮体，部分絮体下沉至底部凹槽，利用排污管道去除；此外，刮渣板将上浮至表面的絮体刮去。

在二级反应池处理污水时，同样由气泡雾化喷嘴提供气浮条件。与一级反应池不同的是加入聚丙烯酰胺(助凝剂PAM)，目的是使悬浮在污水中的絮体聚集上浮，再用刮渣板除去，提高了污水的清洁程度。聚合氯化铝作为水处理药剂，主要是利用的电中和作用将废水中的小颗粒悬浮物混凝到一起，压缩扩散层而使胶体脱稳；聚丙烯酰胺主要是利用它的吸附架桥特性形成更大更紧密的絮凝团，使絮凝团沉淀或上浮。

本实用新型的工作原理和工作流程是：

系统工作时，空气压缩机1和水泵14同时运行，将再生水蓄水池12里的水和空气压缩机提供的压缩空气注入气泡雾化喷嘴15中，气泡雾化喷嘴15形成微气泡射流，在射流涡旋和卷吸返混作用下，微气泡喷射进入一级反应池5和二级反应池11，在反应池的液相体系内破碎成大量尺寸微小、存在时间长、连续活动的微纳米气泡。

含油污水进入一级反应池5后，加入聚合氯化铝(絮凝剂PAC)进行处理，使油滴形成体积小、质量密度大的絮体，大部分絮体沉降在反应池底部，通过下方的沉淀斗进行收集，利用排污管带入排污池10中；小部分大体积的絮体与微纳米气泡发生器产生的大量微小气泡碰撞、粘附，上浮至液体表面，气泡在污水表面破碎，油滴聚并在一起形成浮油，被刮渣板连通的排污管带入排污池10中集中处理。

因为一级反应系统形成的絮体细小、密度大，通过处理后的污水中有大量絮体悬浮，所以在二级反应池中加入适量聚丙烯酰胺(助凝剂PAM)，使颗粒聚集。微纳米气泡发生器产生的微纳米气泡与絮体结合后产生高分子絮状物，其密度较小能上浮至气液表面，使用刮板将高分子絮状物收集后集中处理，经过二级反应池处理后的再生水经过过滤器过滤，一部分再次流回水箱，循环使用水介质，从而达到减少用水量，节约资源的目的，一部分可以作为再生水利用。

本实用新型系统在处理浓度为300mg/L的含油污水时，处理1kg含油污水消耗0.039kg空气和0.26kg水、能耗为0.98W/kg，相较于其他单相喷嘴(如只进气的文丘里式喷嘴)，能耗减小了50％。同时水泵消耗的功率为440W。刮渣机功率为370W。相较于射流溶气气浮，能耗减小了45.4％。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (8)

1.一种双射流微纳米高效气浮除油系统，其特征在于，所述系统包括空气压缩机、稳压器、水泵、过滤器、一级反应池、二级反应池、微纳米气泡发生器；

在一级反应池和二级反应池的底部均安装有微纳米气泡发生器，空气压缩机、储气瓶和稳压器依次通过注气管道连接，稳压器出口管道分为两条支路，一条支路经一级反应池上的气体进口连接一级反应池内的微纳米气泡发生器，另一条支路经二级反应池上的气体进口连接二级反应池内的微纳米气泡发生器；

在一级反应池和二级反应池的底部设置有排污口，排污口位于相应微纳米气泡发生器的下方，在一级反应池和二级反应池的中上部设置有污水进口和污水出口；所述排污口分别通过相应的排污管连接排污池；

所述一级反应池的污水进口与污水池相连，一级反应池的污水出口连接二级反应池的污水进口，二级反应池的污水出口接再生水蓄水池，再生蓄水池的出口经过滤器、水泵通过循环水管道连接一级反应池和二级反应池的循环水入口；所述循环水管道进入反应池后与反应池内的微纳米气泡发生器连接，为微纳米气泡发生器提供循环水源；

两个反应池的循环水入口均位于相应反应池的污水进口上方；

在一级反应池和二级反应池顶部均设置有刮板输送机。

2.根据权利要求1所述的双射流微纳米高效气浮除油系统，其特征在于，注气管道和循环水管道与相应器件通过快插接头连接；

所述空气压缩机为微纳米气泡发生器提供压缩空气，稳压器用于平稳处理压缩空气。

3.根据权利要求1所述的双射流微纳米高效气浮除油系统，其特征在于，所述微纳米气泡发生器具有多个气泡雾化喷嘴，多个气泡雾化喷嘴分别设置在一级反应池和二级反应池底部，循环水管道和注气管道在反应池底部形成两个支路，两个支路再分叉形成多个支路，每个气泡雾化喷嘴都有单独的注气管道和循环水管道。

4.根据权利要求1所述的双射流微纳米高效气浮除油系统，其特征在于，在反应池气体进口管道前、循环水入口管道前设置有气体数字式质量流量控制器和液体数字式质量流量控制器，在反应池污水进口管道前分别安装有第一污水流量控制器、第二污水流量控制器。

5.根据权利要求4所述的双射流微纳米高效气浮除油系统，其特征在于，所述系统还包括控制单元，控制单元与气体数字式质量流量控制器、液体数字式质量流量控制器、第一污水流量控制器、第二污水流量控制器、刮板输送机和水泵电性连接。

6.根据权利要求3所述的双射流微纳米高效气浮除油系统，其特征在于，若一级反应池和/或二级反应池内中间含油量高于两侧，则气泡雾化喷嘴在相应反应池中按照分组菱形布置方式设置，相邻组之间的邻近喷嘴之间的距离为20-30cm，在菱形的四个顶角和中心均布置有气泡雾化喷嘴；

若一级反应池和/或二级反应池内两侧含油量高于中间，则采用正方形布置，正方向顶点和中心布置气泡雾化喷嘴，所有气泡雾化喷嘴在俯视图中呈上下交错布置的错位安装排列，中间布置喷嘴数量少，正方形中气泡雾化喷嘴对角之间的间隔为28-40cm；

若一级反应池和/或二级反应池内含油量均匀分布，则气泡雾化喷嘴按照两排等间距布置，气泡雾化喷嘴之间横向间隔为20-30cm，纵向间隔为30-35cm。

7.根据权利要求3所述的双射流微纳米高效气浮除油系统，其特征在于，所述气泡雾化喷嘴包括内部构件和外部构件，内、外构件所形成的封闭空间构成喷嘴的混合室，内部构件包含内芯，所述的外部构件为外壳和喷头，内部构件还包括气泡分割器，内芯的顶部开有第一进气孔，第一进气孔下方的内芯上部有外螺纹，外螺纹下方的内芯内部为气体通道，在气体通道下部设有多个第二进气孔，位于第二进气孔下方的内芯上设有旋流槽；所述外壳呈空心开放状的圆管，外壳上部有内螺纹与内芯上的外螺纹通过密封结构紧密相连，外壳侧面有进液孔，外壳下部有外螺纹；喷头的上部有内螺纹，与外壳上的外螺纹螺纹连接，喷头的封闭端中心位置开有喷孔，在外壳下部的空腔内安装气泡分割器，外壳与气泡分割器通过密封结构和喷头紧密相连；第二进气孔所在的内芯部分直径小于外壳的内径，外壳上的进液孔与第二进气孔所在的内芯部分相对应；旋流槽部分的内芯直径与外壳的内径一致，内芯伸入外壳内的长度小于外壳的长度，内芯的旋流槽上部同外壳之间的空隙构成一级混合室，内芯旋流槽下部与外壳和喷头围成空间为二级混合室。

8.根据权利要求3所述的双射流微纳米高效气浮除油系统，其特征在于，所述一级反应池内微纳米气泡发生器的底部还设置有沉淀斗，用于集中收集污泥、沉淀的污染物和絮体；同时沉淀斗一侧设置直径为20mm的排污口，沉淀斗的排污口与一级反应池的排污口通过排污管道连接，进而连接排污池；沉淀斗的底部设置朝向排污口0.02的坡度。