申请日2013.04.08
公开(公告)日2013.07.10
IPC分类号C02F1/24
摘要
本发明公开了一种污水气浮处理用微细气泡发生器。所述微细气泡发生器包括水腔管和微孔管;所述水腔管的一端与所述微孔管相连接，另一端为封闭端;所述水腔管的侧壁上设有入口水管;所述微孔管外套设有气腔管，所述气腔管与所述微孔管之间形成密闭的气腔;所述气腔管的侧壁上设有入口气管;所述微孔管的开口端与出口管相连接。使用本发明的微细气泡发生器时，处理水、气体分别通过所述入口水管、入口气管进入所述微气泡发生器的水腔管、气腔管，气体经所述微孔管切割并经过处理水流的不断冲刷剪切形成微气泡，水流携带形成的微气泡从出口管排出。本发明能有效地产生足够数量、尺寸均匀的微细气泡，完全能够满足气浮净化处理工艺需要;避免了因处理水中杂物堵塞微孔管而带来的清理麻烦，能够实现长期稳定运行，且无转动部件，使用安装维护修理简易。
权利要求书
1.一种污水气浮处理用微细气泡发生器，其特征在于：
所述微细气泡发生器包括水腔管和微孔管;所述水腔管的一端与所述微孔管相连 接，另一端为封闭端;所述水腔管的侧壁上设有入口水管;
所述微孔管外套设有气腔管，所述气腔管与所述微孔管之间形成密闭的气腔;所 述气腔管的侧壁上设有入口气管;
所述微孔管的开口端与出口管相连接。
2.根据权利要求1所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述入口气管设于所 述气腔管的中部;
所述入口水管设于所述水腔管的中上部。
3.根据权利要求1或2所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述水腔管的封 闭端通过法兰进行密封或通过焊接封闭;
所述水腔管与所述微孔管之间通过法兰或螺纹连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述微孔管 与所述出口管之间通过法兰或螺纹连接。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述水腔管 与所述微孔管之间、所述微孔管与所述出口管之间通过密封圈或密封垫片进行密封。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述出口管 为出口螺纹管或出口法兰管。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述水腔管 的内壁上设有螺旋导片;所述螺旋导片设于所述切向入口水管的下部。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述微细气 泡发生器还包括剪切加强管，所述剪切加强管从所述水腔管的封闭端延伸至所述微孔 管的开口端。
9.根据权利要求8所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述剪切加强管的一 端固定于密封所述水腔管的法兰上;
所述剪切加强管的另一端延伸距所述微孔管的开口端5～10mm处;
所述剪切加强管的直径为所述微孔管的直径的1/3～1/2。
10.一种污水气浮处理用微细气泡发生系统，其特征在于：所述系统包括若干个 并联或串联的权利要求1-9中任一项所述污水气浮处理用微细气泡发生器。
说明书
污水气浮处理用微细气泡发生器
技术领域
本发明涉及一种污水气浮处理用微细气泡发生器。
背景技术
气浮法水处理工艺就是设法在原水中产生足够数量、尺寸均匀的微细气泡(有时 还一同加入浮选剂)，并使原水中的油颗粒、固体悬浮物(SS)等污染物质与气泡发 生粘附，然后借助浮力上升到水面，通过收集泡沫浮渣达到水质净化的目的。根据微 细气泡产生方式的不同，气浮技术可分为加压溶气气浮(Dissolved gas Flotation，DGF)、 多相溶气泵气浮、诱导气浮(Induced Gas Flotation，IGF)、电解气浮等，目前在市政 污水和工业废水处理行业应用较多的有加压溶气气浮和诱导气浮。
加压溶气气浮的基本原理是，首先将空气或其它气体在一定压力作用下溶解于待 处理的原水中，并达到过饱和状态，随后降低溶气水的压力，使溶解在其中的气体以 微细气泡的形式逸出，进而完成气浮过程。传统加压溶气气浮形成的气泡细小，但需 要配气体增压输送设备(如空压机等)、填料溶气罐、释气器(如减压阀)等设备，致 使系统组成较为复杂、运行能耗较高、设备占地面积较大等。随着多相流泵送技术的 日益成熟，基于多相溶气泵的气浮技术越来越引起人们的关注。该技术与传统加压溶 气气浮技术的最大区别在于，使用多相溶气泵代替了传统加压溶气气浮系统中的空压 机、填料溶气罐等设备，在一台多相溶气泵内完成水增压、气体吸入、气体溶解剪切 过程，泵出口的污水中已经含有大量的微细气泡。目前已知的多相流泵有美国 ExterranTM公司的ONYX-Micro Bubble泵、德国西门子公司的BriseTMIGF泵、德国Edur 公司的溶气泵、日本NIKUNI公司的涡流泵等，其中德国Edur公司的溶气泵产品线最 为丰富、应用最为广泛。多相溶气泵所产生微气泡的粒径基本在30μm左右，气液混 合程度高。虽然多相溶气泵气浮系统的配置简单，运行维护容易，但其功耗和泵自身 的成本问题不可忽视。试验研究还发现，多相溶气泵对原水存在着较强的剪切乳化作 用，对于有些原水(如含油污水等)而言，这种剪切乳化的负面影响不容忽视，甚至 会引起净化效率的大幅度降低。
诱导气浮有机械诱导气浮和水力诱导气浮两种。机械诱导气浮也称叶轮旋切气 浮，主要依靠电动机带动叶轮旋转，工作腔室所产生的负压环境致使气体自动进入， 随后完成剪切以产生微气泡。该技术的主要缺点是机械系统所具有的转动部件维护复 杂，同时系统无法进行回流操作;叶轮旋切气浮机存在液位控制难度较大、较易出现 短流和死流区等不足，同时气浮机产生微气泡的粒径与叶轮旋切强度密切相关，微气 泡粒径较大且不均匀，通常在10～300μm之间。水力诱导气浮也称射流气浮，自20世 纪80年代末在油气田或石化企业采油污水处理中得到了广泛应用，国内外相继出现了 一批成熟可靠的射流气浮产品，如美国Natco公司Systems以及国内YFP 喷射式诱导气浮机、FXP喷射式浮选机、YQJ型射流气浮净化机、HGF卧式诱导气浮 罐等。射流气浮的关键元器件是射流器或高速文丘里管，喉管段水流流速较高、压力 较低，致使气体自动进入，随后完成剪切以产生微气泡。射流气浮的电能消耗低(仅 为叶轮旋切气浮的一半)，同时射流器或高速文丘里管内没有转动部件，剪切力较小， 不会造成粘附体的破散。但是产生的微气泡粒径较大，而且其效率受射流器或高速文 丘里管出口孔径的影响较大，对进入喷嘴的水质和压力要求较为苛刻，较小的波动可 能会对净化效率造成较大影响。
鉴于加压溶气气浮、多相溶气泵气浮、诱导气浮存在的不足，发明人一直不断探 索研制新型高效的微细气泡发生设备。随着材料加工合成技术的不断进步和普遍应用， 基于微孔介质材料的微孔发泡技术得以实现。该技术的基本工作原理是，通过微孔介 质材料剪切连续气体形成微细气流，水流“剪切冲刷”微细气流得到微气泡。与加压 溶气气浮析出气泡相比，微孔发泡技术设备简单，省去了庞大的填料溶气罐，而且气 体的利用效率较高、运行费用也相对降低;此外，该技术完全能够设法克服多相溶气 泵气浮、诱导气浮对原水水流的强剪切作用，并且产生的气泡粒径细小、均匀、产生 气泡量大。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水气浮处理用微细气泡发生器。
本发明所提供的一种污水气浮处理用微细气泡发生器，它包括水腔管和微孔管; 所述水腔管的一端与所述微孔管相连接，另一端为封闭端;所述水腔管的侧壁上设有 入口水管;
所述微孔管外套设有气腔管，所述气腔管与所述微孔管之间形成密闭的气腔;所 述气腔管的侧壁上设有入口气管;
所述微孔管的开口端与出口管相连接。
上述的微细气泡发生器中，所述入口气管设于所述气腔管的中部;
所述入口水管设于所述水腔管的中上部。
上述的微细气泡发生器中，所述水腔管的封闭端可通过法兰进行密封或通过焊接 封闭。
上述的微细气泡发生器中，所述水腔管与所述微孔管之间可通过法兰或螺纹密封 连接。
上述的微细气泡发生器中，所述微孔管与所述出口管之间可通过法兰或螺纹密封 连接。
上述的微细气泡发生器中，所述水腔管与所述微孔管之间、所述微孔管与所述出 口管之间均可通过密封圈或密封垫片进行密封。
上述的微细气泡发生器中，所述出口管可为出口螺纹管或出口法兰管。
上述的微细气泡发生器中，所述水腔管的内壁上螺旋导片;所述螺旋导片设于所 述切向入口水管的下部，所述螺旋导片可以引导污水产生旋流，加强后续对气泡的剪 切作用。
上述的微细气泡发生器中，所述微细气泡发生器还包括一剪切加强管，所述剪切 加强管从所述水腔的一封闭端延伸至所述微孔管的开口端;所述剪切加强管可以通过 减小流体流通区域，从而加快流体的剪切速度。
上述的微细气泡发生器中，所述剪切加强管的一端固定于密封所述水腔的法兰 上;
所述剪切加强管的另一端延伸距所述微孔管的开口端5～10mm处;
所述剪切加强管的直径为所述微孔管的直径的1/3～1/2。
另外，根据对处理效果要求的不同或工作流量需求的不同，本发明提供的微细气 泡发生器可以采用串联或并联的方式组合，甚至可用于向原水中充氧，辅助强化好氧 生化过程的进行。
本发明中，所述微孔管具体选择为陶瓷管，也可以为其他材料合成加工而成的、 带有大量微细孔隙、且具有一定强度和耐腐蚀性的管状构件，如金属粉末烧结微孔管、 陶瓷膜膜管等。
使用本发明的微细气泡发生器时，处理水、气体分别通过所述入口水管、入口气 管进入所述微气泡发生器的水腔管、气腔管，气体经所述微孔管切割并经过处理水流 的不断冲刷剪切形成微气泡，水流携带形成的微气泡从出口管排出。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：
(1)本发明能有效地产生足够数量、尺寸均匀的微细气泡，完全能够满足气浮 净化处理工艺需要。
(2)本发明避免了因处理水中杂物堵塞微孔管而带来的清理麻烦，能够实现长 期稳定运行，且无转动部件，使用安装维护修理简易。
(3)本发明节能，只有提高气体压力耗功，无其它功耗。
(4)本发明结构简单、紧凑，可有效节省空间，针对空间要求较高的工况极具 应用优势。
(5)本发明的运行费用低，易于推广普及。
