CN85107973B

CN85107973B - 雾滴阻隔式微气泡发生法和装置

Info

Publication number: CN85107973B
Application number: CN85107973A
Authority: CN
Inventors: 李长兴; 陈翼孙
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 1985-10-10
Filing date: 1985-10-10
Publication date: 1988-03-30
Also published as: CN85107973A

Abstract

雾滴阻隔式微气泡发生法和装置。发生的微气泡适用于固液、液液分离或液体充气等。微气泡的形成是；雾滴阻隔低压气体通过气室与液室之间的多孔材料的狭小通道，使气体断断续续地通过狭小通道从而形成微气泡；雾滴可由喷雾装置或蒸汽发生装置或超声波雾滴发生器提供；本发明有专用喷雾装置，不需要压力容器、高速旋转的刀具，没有运动部件，能耗低，装置简单、可靠。本发明用于水处理，油液分离和富集表面活性物质，泡沫印染等。

Description

雾滴阻隔式微气泡发生法和装置

本发明是用于固液，液液相分离的各种气浮工艺以及向流体充气的工艺过程。

在许多水处理工艺过程中，需要产生和向水体引入大量的徽气泡的主要方法有：加压溶气释放法，气液混合喷入法，真空释气法，机械切割法，微孔布气法和布气共振溶气法等。

气液混合喷入法（US4328107），是高压气体和液体以0°-90°夹角引入一个喷嘴组合件，使之充分混合，进一步获得气液间的分散，通过控制气液比产生徽气泡。要求气体压在1.4～140kg/cm²。气液混合喷入法（US4534862），其装置是由一个液体喷嘴，气体供给管，漏斗型混合室和一个呈锥体状的导向器组成，并且他们均在同一轴线上。该装置是借助压力水经喷嘴的喷射将气体吸入（或由压力气源压入）带有锥形漏斗的混合室内进行混合切割气体，从而在混合室外部形成小气泡。此方法存在的问题是产生的气泡直径比较大，数量也少，所以一般在生产上需添加气浮剂，处理废水的成本将会提高。

徽孔布气法，是利用空隙率较高的徽孔板（管）布气。当空气被压缩压一定程序时，气体通过徽孔进入水体，从而形成气泡。由于液体表面张力的作用，通过徽孔的气体并不立即脱离徽孔孔口。而是等到气体形成一定大小的气泡后，才能脱离徽孔孔口。因此形成的气泡直径往往过大，不能满足要求。为了解决此问题，人们提出了机械切割布气法（JP57-30597）。就是在徽孔布气法的基础上增加了一套机械切割装置，利用高速旋转的刀片，将还未形成较大气泡的气体从徽孔极上切割下来，阻止气泡的不断增大，从而得到微气泡。但此法增加了机械切割装置，且高速旋转的刀片与微孔板间的间隙精度要求很高，刀具使用寿命短。微孔板堵塞不易拆洗，生产、使用存在着很多技术问题。布气共振溶气法（JP56-161824）是在液体共振区中布入粗气泡，在共振的作用下部份气体被溶解在液体中，而后又被释放出来（以几十个微米的微气泡）。但此方法在工业上应用将有困难，因为反应管要很长才有效，如果反应管长度仅为0.7米时欲想发生共振将有困难。

本发明提供了一种用微小雾滴阻隔多孔材料上的狭小气体通道来产生微气泡的方法，为此，设计了一种喷雾微气泡发生装置。

产生微气泡的过程，首先向气雾室充气，当达到一定的压力后（低压），气雾室内的气体就会通过隔在水体与气雾室之间的多孔板;与此同时，装在气雾室内的喷雾装置向多孔板喷射足量的雾滴，这些雾滴以一定的几率进入狭小通道。由于雾滴的阻隔，使流向水体的气体断断续续，从而不断地以微气泡的形式进入液相。

为了得到一定数量和质量的微气泡，喷雾装置必须向多孔材料喷射足够的雾滴。该喷雾装置由一个空心园柱体23和与它相吻合的空心园锥体25构成的喷嘴整体。本发明的喷雾装置18能以最低能耗获得最佳的喷雾。

本发明的特点是：

1、利用雾滴阻隔微孔气体通道产生微气泡。当微气泡发生装置中的多孔材料发生堵塞时，更换极为方便。更换下来的多孔材料只需稍加清洗还可继续使用。本发明中所使用多孔材料来源丰富，价格便宜，设备简单。

2.雾滴的制取可以用喷雾装置，也可以用蒸汽发生装置。蒸汽发生装置产生的蒸汽雾滴具有均匀、清洁等特点，不易堵塞微孔板的微孔通道。在微气泡数量和质量相当的情况下，蒸汽发生装置的用水量要比喷雾装置的用水量少得多，因为一般喷雾装置产生的雾滴要比蒸汽发生装置产生的雾滴大，不如蒸汽雾滴均匀。

3.雾滴还可用超声波来制取。超声波雾滴具有分布均匀，雾滴粒径小等特点。在微气泡数量和质量相当的情况下，超声波雾滴发生装置的用水量要比喷雾装置的用水量少得多。

4.所获得的微气泡直径平均小于0.1毫米。在1米深的水中停留时间大于2分钟，在1米³的水中约可获得总表面积大于6000米²的微气泡。

5.本发明不受水体溶解度的影响，因此可应用于多种工艺过程。例如，向水中充氧（富氧、纯氧等），可大大提高氧的利用率。向水中投加氯气、臭氧等;固液分离;油液分离;非乳化的含油水中的油液分离;也可用于泡沫印染新工艺，使之减少废水排放量;也可用于富集表面活性物质，如生产表面活性剂（洗衣粉等）工厂的排出水中表面活性剂的回收和选矿工艺。

6.本发明无机械转动和中、高压鼓风装置，可以减少噪声，改善工作环境。

附图说明。

图1，为微气泡发生法的工艺流程。

A节点为微气泡形成的示意图。

图2，为喷雾装置示意图。

图3，为本发明的一个实施例流程图。

在图1和A节点图中，当喷雾装置18将工作液通过喷嘴射到多孔材料14上，形成一个均匀、细小而众多的雾滴21构成了喷雾区16。气体通过气雾室17向气雾室与液体之间的多孔材料14的狭小通道26流去，并被雾滴21阻隔成微气泡20。微气泡20进入液-微气泡混合体12中，该混合体被置于液室13中。水室13和气雾室17由法兰15连接。未被利用的雾滴变成多余液体19被循环使用或排出。

图2，工作液从进口孔22以切线方向进入空心园柱体23，以一定的速度从喷口24喷出，并以一定的发散角（α）分散成均匀的细小雾滴21。

喷雾装置有1个喷口24，1～3个进口孔22。喷口24与进口孔22面积之比为0.11～0.22。进口孔22处的液体压力为2.5～4kg/cm²。空心园柱体23的过流断面积是进口孔22过流断面积的9～13倍。其高度（h）与直径（d）相当。喷射角（α）为15°～45°。

实施例图3，是活性污泥法中的吸附再生水处理工艺（但未包括吸附单元），在分离活性污泥的同时又完成了污泥的再生。其过程为：被净化了的水通过集水管11部分被排出，部分被水泵2加压到20～30米水柱再加上多孔材料14上水深（单位为米水柱），然后经过滤器3过滤后进入喷雾装置18进行喷雾。鼓风机（或富氧机）1向微气泡发生装置4充入压力为多孔材料14上水深（单位为米水柱）再加上0.2～0.4米水柱的低压气体，在气体穿过多孔材料14的狭小通道26时，气体被雾滴21阻隔成微气泡20。微气泡通过闸板5进入混合区6，并与活性污泥混合，接着混合后的液体进入分离区8。在分离区8中，活性污泥被微气泡浮至浮渣区9，清水流经清水区7并通过集水系统11，部分被排出，部分被水泵2吸回。浮渣（即活性污泥）在浮渣区9停留一定的时间恢复活性后，经排渣槽10排出，再流回到吸附再生工艺中的接触池，对废水进行吸附净化。接触池的出水将又成为本实例中的进水。

Claims

1、雾滴阻隔式微气泡发生装置，用于液中充气、液液、固液分离，它包括液室13、气雾室17、隔在液室13气雾室17之间的多孔材料14和喷雾装置18，其特征是气雾室17内有喷雾装置18，喷雾装置包括切向进口孔22、喷口24、空心圆柱体23、空心园锥体25，在空心园柱体23上有1-3个切向进口孔22，空心园锥体25顶部有一个喷口24，工作液从进口孔22进入空心园柱体23后，边旋转边流向喷口24，所述的多孔材料14，其狭小通道26是直通式的，计算直径小于0.07毫米。

2、根据权利要求1所述的微气泡发生装置，其特征是：喷雾装置18进口孔22的压力为20-30米水柱加上多孔材料14上水深（单位为米水柱）。

3、根据权利要求2所述的微气泡发生装置，其特征是：喷雾装置18的喷口24与进口孔22面积之比为0.11～0.22。

4、根据权利要求3所述的微气泡发生装置，其特征是：喷雾装置18的空心园柱体23的过水断面积是进口孔22过水断面积的9-13倍，其高度（h）与直径（d）相当，喷射角（α）为15°～45°。

5、雾滴阻隔式微气泡发生法，其特征是：当气雾室17内的气体在液室13和气雾室17压差推动下，通过多孔材料14的狭小通道26流向液室13时，受到喷雾装置18向多孔材料14狭小通道26喷射出的雾滴21的阻隔，气体以间断的形式通过狭小通道26，在液室13中形成微气泡。

6、根据权利要求5所述的微气泡发生装置，其特征是：气雾室17的压力为多孔材料14上水深（单位为米水柱）再加上0.2～0.4米水柱。

7、根据权利要求5所述的微气泡发生装置，其特征是：气体可以是空气、氮气、纯氧或富氧气体、臭氧、氯气等气体。

8、根据权利要求5所述的微气泡发生装置，其特征是：雾滴21是由喷雾装置产生，或由超声振动产生，或用蒸气雾，雾滴21平均直径小于0.5毫米。