基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，包括外形呈管柱狀的外筒體，外筒體的上端和下端分別通過法蘭蓋密封，外筒體內(nèi)靠近兩側(cè)壁的部位隔出兩個獨立的氣體腔室，外筒體內(nèi)其它的空腔為水流腔室；水流腔室的上部設(shè)有錐形導(dǎo)流筒，錐形導(dǎo)流筒的上部空間為旋流腔，旋流腔處的外筒體的筒壁上設(shè)有切向進水管，外筒體下部的筒壁上設(shè)有出水管；氣體腔室處的外筒體的筒壁上設(shè)有進氣管，所述氣體腔室與所述水流腔室之間設(shè)有矩形微孔板。氣體利用率高、處理量大、拆裝方便。主要為水質(zhì)氣浮凈化處理或其他需要充分氣-液接觸的工藝過程提供大量微細氣泡。
【專利說明】基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微細氣泡發(fā)生裝置，尤其涉及一種基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氣浮技術(shù)是向待處理 水中通入大量高度分散的微細氣泡，使微細氣泡與顆粒狀污染物(如懸浮固體(SS)、油滴等)發(fā)生碰撞粘附后，依靠浮力作用上浮至水面形成浮渣，將浮渣去除后實現(xiàn)污水凈化。氣浮技術(shù)最早出現(xiàn)在選礦工業(yè)中，主要用于去除礦石中的雜質(zhì)或者用于礦物的精選或浮選。后來隨著氣浮技術(shù)的逐步發(fā)展，C.L.Peck于1920年首次提出將其用于處理污水的想法。但因微細氣泡產(chǎn)生技術(shù)的限制，直到20世紀70年代以后，氣浮技術(shù)才真正得到快速發(fā)展。特別是近年來，氣浮技術(shù)得到了國內(nèi)外的高度重視，已廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)廢水和城市生活污水處理中。
[0003]對于氣浮技術(shù)而言，決定其效果的關(guān)鍵是微細氣泡的質(zhì)量。而微細氣泡質(zhì)量的提高主要通過以下兩個方面:一是降低微細氣泡的直徑，目前普遍認為微細氣泡粒徑在100 μ m以下效果較好；二是增大微細氣泡的密集度，提高微細氣泡與顆粒狀污染物的粘附幾率。在現(xiàn)有的微細氣泡產(chǎn)生方式中，加壓溶氣析出氣泡、引氣制造氣泡、電解析出氣泡以及微孔介質(zhì)發(fā)泡等四種方法均能通過改變結(jié)構(gòu)或運行操作參數(shù)來提高微細氣泡的質(zhì)量，但加壓溶氣析出氣泡、引氣制造氣泡、電解析出氣泡等方式存在能耗過高、占地面積過大的缺點。因此，具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、所產(chǎn)生微細氣泡尺寸大小均勻等優(yōu)點的微孔介質(zhì)發(fā)泡方式逐漸受到人們的重視。
[0004]微孔介質(zhì)發(fā)泡機理主要是利用氣液兩相間的壓力差，首先使高壓氣體透過微孔介質(zhì)被分散形成微細氣流，在高速液體的剪切沖刷作用下形成微細氣泡并分散在液體中，與此同時，也會有部分氣體在壓力作用下溶解在原水中形成溶氣水，在后續(xù)處理工藝過程中會因壓力的降低而從原水中以微細氣泡的形式從原水中釋放出來。
[0005]目前國內(nèi)外所研制的基于微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生器，多采用“管中管(Pipe-1n-Pipe) ”布置模式。根據(jù)其中氣、水兩相流動流道的不同，可將現(xiàn)有基于微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生器分為內(nèi)腔走水-外環(huán)充氣式和內(nèi)腔充氣-外環(huán)走水式兩種。
[0006]1.內(nèi)腔走水-外環(huán)充氣式
[0007]內(nèi)腔走水-外環(huán)充氣式微細氣泡發(fā)生器的主體由兩個同心圓管構(gòu)成，其中內(nèi)部圓管為微孔管。微孔管內(nèi)部為水流腔室，微孔管外部環(huán)形空間為氣體腔室。氣體經(jīng)微孔管進入水流腔室中主要有兩種方式，一種是人為主動注入高壓氣體，使氣體腔室內(nèi)的氣壓高于水流腔室中的水壓；另一種是依靠節(jié)流降壓原理形成負壓后自動從外界環(huán)境吸入氣體。進入水流腔室中的微細氣流在水流剪切作用下被分割成微細氣泡并溶于水中，從而形成富含微細氣泡的氣-水兩相混合物。
[0008](I)依靠高壓注氣
[0009]寧波威瑞泰默賽多相流儀器設(shè)備有限公司在專利CN101347687B中提出了一種帶微細氣泡含油水的發(fā)生裝置，核心設(shè)備溶氣水發(fā)生器由柱狀容器及其內(nèi)的旋流式溶氣水發(fā)生管組成，后者又包括帶有切向?qū)Я骺诘膱A柱形密封管部、圓錐形密封管部以及下部的圓柱段微孔管部。結(jié)構(gòu)設(shè)計所達到的最終效果是，進入到圓柱段微孔管部的含油污水呈螺旋狀旋轉(zhuǎn)，而進氣腔內(nèi)的帶壓氣體穿過帶有無數(shù)微小固定孔徑的圓柱段微孔管壁，產(chǎn)生大量符合規(guī)定尺寸的微細氣泡，并最終從旋流式溶氣水發(fā)生管底部的開口流入第一出液腔。但該專利中的微孔管部采用微孔金屬燒結(jié)管或微孔金屬激光鉆孔或微孔陶瓷管，在其所用操作參數(shù)條件下所產(chǎn)生的氣泡粒徑均值偏大且大氣泡數(shù)量較多，因此在溶氣水發(fā)生器后面串聯(lián)使用了一個大氣泡去除器。依據(jù)該技術(shù)加工制造的微氣泡浮選撬裝結(jié)構(gòu)體積較為龐大、運行維護麻煩，污水處理量200m3/h時配套微氣泡浮選橇結(jié)構(gòu)重達6.8t，且使用了
2.5 (m) X 2.4 (m) X 3.5 (m)和 1.6 (m) X 1.2 (m) X 1.5 (m)兩個橇裝。
[0010]中國地質(zhì)大學(xué)楊義勇等人在專利CN101549257A中提出了一種氣泡發(fā)生器以處理含藻海水，含藻海水通過直流方式流經(jīng)微孔膜管，同時壓縮空氣通過充氣接口送入到環(huán)形空腔，并經(jīng)微孔膜管上的微孔形成微細氣流，在高速流動的流體剪切作用下形成微細氣泡并隨流體進入管道結(jié)構(gòu)的混合器。該方案結(jié)構(gòu)進水管路采用直行形式，不僅流體中的混雜顆粒會導(dǎo)致流體流動不均，而且缺乏對微細氣流的剪切沖刷效應(yīng)；同時進氣管路采用雙入氣口，引起氣體在環(huán)形空腔內(nèi)的壓力與流速不均勻，導(dǎo)致微細氣流粗細不均勻，氣泡直徑跨度大，所產(chǎn)生的微細氣泡質(zhì)量較差。
[0011]任逸在專利CN201644234U中提出了一種選礦礦漿用充氣礦化的管束式微孔氣泡混合器，礦漿進入到由多根微孔管組成的液體管道內(nèi)部，高壓氣體由筒體側(cè)壁進入到筒體與微孔管之間的氣腔中，氣體在內(nèi)外壓差作用下透過微孔形成微細氣流進入礦漿中，使礦漿充氣礦化。該裝置處理量較大，但因液體入口采用直行線路，缺乏對微細氣流的剪切沖刷效應(yīng)，且因微孔管內(nèi)部礦漿在管內(nèi)流動距離減小，溶于礦漿中的微細氣泡數(shù)量也相應(yīng)不夠充分。
[0012] 申請人:在專利CN203269611U中設(shè)計了一種污水氣浮處理用微細氣泡發(fā)生器，總體上由水腔管和單一微孔管組成，水腔管上部軸向端口封閉、下部端口與所述微孔管相連接，且其水腔管上部設(shè)有切向入口水管、中下部內(nèi)壁上固定有螺旋導(dǎo)流片；微孔管外套設(shè)有環(huán)形氣腔管，氣腔管的側(cè)壁上設(shè)有入口氣管；微孔管的開口端與出口管相連接。工作時原水、氣體分別通過入口水管、入口氣管進入所述微氣泡發(fā)生器的水腔管、環(huán)形氣腔管，氣體經(jīng)管壁微孔切割并經(jīng)過處理水流的不斷沖刷剪切形成微細氣泡，并最終形成“微細氣泡+原水”的多相混合物從出口管排出。該結(jié)構(gòu)的微細氣泡發(fā)生器能夠有效地產(chǎn)生足夠數(shù)量、尺寸均勻的微細氣泡，其優(yōu)良的性能已經(jīng)在油田現(xiàn)場使用中得到了成功驗證，但原水流量不大于10m3/h，離滿足工程實際中動輒上百m3/h的流量需要尚有差距，且難以通過簡單放大該微氣泡發(fā)生器水腔管、微孔管相關(guān)徑向尺寸的方式來予以解決。
[0013](2)依靠負壓吸氣
[0014] 日本熊本大學(xué)的Sadatomi和Kawahara在專利JP2003-305494中提到了一種新型結(jié)構(gòu)的微細氣泡發(fā)生器(Micro-bubble Generator,MBG)。該微細氣泡發(fā)生器在水管內(nèi)安裝有一個小球體，使水管內(nèi)部流體的流通通道變窄，當流體通過球體與管壁之間的窄小通道時，因流速增加而流體壓力降低，因形成負壓而將環(huán)境氣體吸入到環(huán)形腔室內(nèi)；隨后經(jīng)過氣腔處的小孔被切割成細小氣流進入到水管內(nèi)，形成富含微細氣泡的混合物。由于存在球體固定以及加工大量小孔等困難，Sadatomi隨后在專利JP2008-173631中進行了改進，將不易固定的球體更換成孔板，用多孔管段替代人工鉆孔段，性能得到了一定的提高，產(chǎn)生的微細氣泡在100 μ m以下。
[0015]國內(nèi)昆明理工大學(xué)李浙昆教授等人在專利CN201565361U中提到一種將微孔發(fā)泡技術(shù)與射流發(fā)泡技術(shù)相結(jié)合的微泡發(fā)生器。礦漿通過微泡發(fā)生器擴散噴嘴進入到內(nèi)管中形成射流，由于節(jié)流降壓原理在管內(nèi)產(chǎn)生負壓，在負壓作用下空氣被吸入錐形氣腔，隨后經(jīng)微孔管段上的微孔進入液體內(nèi)管形成微細氣泡。
[0016]從運行能耗來看，依靠負壓吸氣的微細氣泡發(fā)生器相比于依靠高壓注氣的微細氣泡發(fā)生器而言，減小了增加氣體壓力所消耗的能量。但當流量一定時，無法精確控制氣腔和水腔的壓差，也就無法實現(xiàn)微細氣泡尺寸的可調(diào)節(jié)性，所產(chǎn)生的微細氣泡直徑偏大且難以均勻穩(wěn)定。
[0017]2.內(nèi)腔充氣-外環(huán)走水式
[0018]從結(jié)構(gòu)上來看，內(nèi)腔充氣-外環(huán)走水式微細氣泡發(fā)生器與內(nèi)腔走水-外環(huán)充氣式微細氣泡發(fā)生器大體相似，不同之處在于微孔管內(nèi)部為氣體腔室，微孔管外部環(huán)形腔室為水流腔室。這種設(shè)計最突出的特點在于，縮小了氣體腔室所占的空間，從理論上講可以適度增大水流腔室的面積，對大流量的適應(yīng)能力更強一些。
[0019]何旭龍等人在專利CN2304456Y中提到一種微細氣泡發(fā)生器，其中氣腔部分由環(huán)形纖維布堆疊而成，兩端利用壓板壓緊密封。加壓氣體通過進氣道進入氣腔，進而通過環(huán)形纖維布的縫隙噴入液 體中，形成大量云霧狀的微細氣泡，可以通過調(diào)節(jié)螺母與螺帽間的松緊來改變產(chǎn)生氣泡的大小。但是，由于整個氣腔由纖維布材質(zhì)堆疊而成，當污水中污染物的成分比較復(fù)雜時，往往會因腐蝕或堵塞作用而容易導(dǎo)致纖維布堵塞，維護更換頻率較高。除此以外，采用堆疊方式雖然能夠通過壓緊壓板來改變空隙大小，但不能保證纖維布之間的空隙大小均勻，進而所產(chǎn)生的微細氣泡質(zhì)量較差，影響氣浮效果。
[0020]美國Clean Water Technology 公司在專利 US20040178152A1 中提出了一種液-固-氣混合器(Liquid Solid Gas Mixer, LSGM),其主要作用或首要功能就是充當微細氣泡發(fā)生器。液體通過切向進水管進入到接收腔中并充滿整個腔室，隨后通過多孔管進入到LSGM的環(huán)形腔室中。與此同時，氣體通過頂部進氣口進入到內(nèi)部微孔管內(nèi)，在內(nèi)外壓差作用下穿過微孔管壁進入到環(huán)形腔室中，在水力旋流剪切作用下形成富含微細氣泡的混合液體后經(jīng)底部排水口排出。相比于內(nèi)腔走水-外環(huán)充氣式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)縮減了氣體腔室所占的體積，理論上增大了處理能力；但該結(jié)構(gòu)的主要缺點在于內(nèi)部流體存在較為強烈的湍流剪切耗散，致使單級流動阻力損失較大。該公司公開的資料表明，實際工作過程中往往采用五級以上的液-固-氣混合器串聯(lián)，必然相應(yīng)配備的高揚程輸送設(shè)備致使運行能耗較高。此外不得不指出的是，當處理含油污水時，強烈的湍流剪切耗散將增強油滴粒徑的破碎和乳化，反而給后續(xù)的氣浮除油分離增加了難度。
[0021 ] 總的來看，雖然內(nèi)腔走水-外環(huán)充氣、內(nèi)腔充氣-外環(huán)走水兩種形式的微細氣泡發(fā)生器均可產(chǎn)生質(zhì)量較好的微細氣泡，但迄今目前尚未出現(xiàn)工程實際現(xiàn)場推廣應(yīng)用方面的報道，大多都是室內(nèi)實驗研究方面的數(shù)據(jù)。仔細深究可能有兩個方面的原因:一方面，原水處理量增大時液體流動通道的徑向尺寸必然相應(yīng)增大，為了使微細氣泡能夠較為均勻地分布在整個流動通道上，必須相應(yīng)增加注氣壓力，從而致使氣體用量過高且氣體利用率偏低，而且出現(xiàn)較大粒徑氣泡的可能性大大增加；另一方面，當微細氣泡發(fā)生器因故停運一段時間后，微孔介質(zhì)材料制作的內(nèi)部同心圓管難免會出現(xiàn)結(jié)垢堵塞等現(xiàn)象，但清洗維修、拆裝過程相對較繁瑣。
[0022]基于以上原因，有必要進一步設(shè)計研制基于微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的新型微細氣泡發(fā)生裝置，從而克服現(xiàn)有微細氣泡發(fā)生設(shè)備的不足。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]本發(fā)明的目的是提供一種氣體利用率高、處理量大、拆裝方便的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置。
[0024]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0025]本發(fā)明的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，包括外形呈管柱狀的外筒體，所述外筒體的上端和下端分別通過法蘭蓋密封，所述外筒體內(nèi)靠近兩側(cè)壁的部位隔出兩個獨立的氣體腔室，所述外筒體內(nèi)其它的空腔為水流腔室；
[0026]所述水流腔室的上部設(shè)有錐形導(dǎo)流筒，所述錐形導(dǎo)流筒的上部空間為旋流腔，所述旋流腔處的外筒體的筒壁上設(shè)有切向進水管，所述外筒體下部的筒壁上設(shè)有出水管；
[0027]所述氣體腔室處的外筒體的筒壁上設(shè)有進氣管，所述氣體腔室與所述水流腔室之間設(shè)有矩形微孔板。
[0028]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，由于外筒體內(nèi)設(shè)有水流腔室和兩個獨立的氣體腔室，氣體腔室與水流腔室之間設(shè)有矩形微孔板，微細氣泡的產(chǎn)生方法主要是基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理，氣體利用率高、處理量大、拆裝方便。主要為水質(zhì)氣浮凈化處理或其他需要充分氣-液接觸的工藝過程提供大量微細氣泡。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實施例提供的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置的主視結(jié)構(gòu)不意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實施例提供的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明實施例提供的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明實施例中采用串聯(lián)方式時整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖中各標記如下:
[0034]1-法蘭蓋；2_管法蘭；3_切向進水管；4_錐形導(dǎo)流筒；5_瓦塊狀上端蓋；6-矩形墊圈；7_氣體腔室；8_固定桿；9_矩形定位框；10_外筒體；11_矩形微孔板；12_水流腔室；13-進氣管；14_密封墊圈；15_出水管。
【具體實施方式】
[0035]下面將對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述。
[0036]本發(fā)明的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，其較佳的【具體實施方式】是:
[0037]包括外形呈管柱狀的外筒體，所述外筒體的上端和下端分別通過法蘭蓋密封，所述外筒體內(nèi)靠近兩側(cè)壁的部位隔出兩個獨立的氣體腔室，所述外筒體內(nèi)其它的空腔為水流
腔室；
[0038]所述水流腔室的上部設(shè)有錐形導(dǎo)流筒，所述錐形導(dǎo)流筒的上部空間為旋流腔，所述旋流腔處的外筒體的筒壁上設(shè)有切向進水管，所述外筒體下部的筒壁上設(shè)有出水管；
[0039]所述氣體腔室處的外筒體的筒壁上設(shè)有進氣管，所述氣體腔室與所述水流腔室之間設(shè)有矩形微孔板。
[0040]兩個所述氣體腔室相對所述外筒體的中心軸線對稱布置。
[0041]所述氣體腔室包括瓦塊狀上端蓋，所述瓦塊狀上端蓋上固定有矩形定位框，所述矩形微孔板固定在所述矩形定位框內(nèi)，所述瓦塊狀上端蓋通過固定桿固定在所述外筒體筒壁上，所述瓦塊狀上端蓋、矩形微孔板與矩形定位框構(gòu)成封閉的空腔，所述進氣管的內(nèi)端開口于所述瓦塊狀上端蓋內(nèi)。
[0042]所述外筒體的上端和下端分別設(shè)有管法蘭，所述法蘭蓋與所述管法蘭之間通過螺栓壓緊密封。
[0043]所述瓦塊狀上端蓋由沿縱向剖切為1/4~1/2部分的鋼管兩端焊接薄鋼板后形成一個弧形腔室，所述鋼管的邊緣部位焊接鋼板并在鋼板上設(shè)置凹槽，所述矩形定位框內(nèi)側(cè)也設(shè)有相對應(yīng)的凹槽，所述矩形微孔板放置在所述矩形定位框與所述鋼板中間的凹槽中，所述矩形定位框與所述鋼板通過螺栓壓緊密封。
[0044]所述固定桿和進氣管處的所述瓦塊狀上端蓋與所述外筒體之間設(shè)有O形密封圈。
[0045]所述矩形微孔板與所述瓦塊狀上端蓋和矩形定位框的凹槽中之間設(shè)有矩形墊圈。
[0046]所述矩形微孔板的材料為以下任一種或多種:陶瓷微孔膜管、聚乙烯微孔膜管、金屬粉末燒結(jié)而成的金屬微孔管、不銹鋼金屬絲網(wǎng)板。
[0047]所述兩個獨立的氣體腔室的矩形微孔板之間的距離為0.25m，注氣壓力高出水流壓力0.1-0.7MPa，優(yōu)選所述注氣壓力高出水流壓力0.35MPa。
[0048]本發(fā)明的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，微細氣泡的產(chǎn)生方法主要是基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理，氣體利用率高、處理量大、拆裝方便。
[0049]與現(xiàn)有微細氣泡發(fā)生裝置相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0050]1.現(xiàn)有的微細氣泡發(fā)生裝置主要采用同心圓管結(jié)構(gòu)，借助圓管將整個內(nèi)部空間分成水流腔室和氣體腔室。本發(fā)明在氣腔部分進行了獨特的改進創(chuàng)新，采用兩個獨立于水流腔室的瓦塊狀氣體腔室，氣體腔室所占的內(nèi)部空間減小的同時氣液接觸區(qū)域增大了很多。
[0051]2.同等清水或污水處理量情況下，本發(fā)明注氣空間僅為現(xiàn)有微細氣泡發(fā)生裝置氣腔的1/3~1/2，因此在提高氣體壓力上所需的耗功更少。此外，本發(fā)明采用橇裝結(jié)構(gòu)，既可以豎直安放也可以水平安放，移動非常方便。
[0052] 3.本發(fā)明最大的特點在于氣腔與水腔為相互獨立的兩個部分，拆裝非常方便，避免了污水中雜質(zhì)堵塞微孔管的情況，能夠?qū)崿F(xiàn)長期穩(wěn)定運行。同時內(nèi)部無運動部件，噪音小，操作維修較方便。
[0053]具體實施例:
[0054]如圖1至圖4所示，整個內(nèi)部空間由水流腔室12和氣體腔室7兩大部分組成。其中水流腔室12主要是由外筒體10及上下法蘭蓋I所圍成的封閉空間，依靠螺栓的作用來實現(xiàn)壓緊密封；氣體腔室7是由瓦塊狀上端蓋5、矩形微孔板11及矩形定位框9所形成的獨立空間。其中矩形微孔板11既可以是陶瓷材質(zhì)，也可以是金屬材質(zhì)。所述矩形微孔板11放置在矩形定位框9與瓦塊狀上端蓋5中間的凹槽中，上下放置橡膠矩形墊圈6，在矩形定位框9周圍的螺栓緊固作用下實現(xiàn)密封。氣體腔室7依靠瓦塊狀上端蓋5弧形腔頂部的兩根帶螺紋的固定桿8來實現(xiàn)固定。在螺母和小O型密封圈14共同作用下實現(xiàn)固定桿處的密封，防止水流從固定桿8與外筒體10的間隙流出。進氣管13位于氣體腔室7的瓦塊狀上端蓋5弧形腔中間部分，與外部氣源相接；切向進水管3位于外筒體10上部，外端與污水或清水水源相接。在切向進水管13下部有一錐形導(dǎo)流筒4，主要起到增強旋流強度和防止水力損失過大的作用，同時還具有防止水流進入氣體腔室7與外筒體10之間間隙中的作用。
[0055]矩形微孔板的制作材料可能采用陶瓷微孔膜管(如Shirasu porous glassmembranes, SPG膜)，也可以是其他材料合成加工而成的、帶有大量微細孔隙、且具有一定強度和耐腐蝕性的管狀構(gòu)件，如聚乙烯(PE)微孔板、金屬粉末燒結(jié)而成的金屬微孔板等以及不銹鋼金屬絲網(wǎng)板。
[0056]工作過程中，原水從頂部切向進水管3進入到水流腔室12中并形成一定強度的旋流。隨后不斷旋流的原水進入到錐形導(dǎo)流筒4中，由于橫截面積不斷減小，使原水旋流強度得到加強后進入到兩個氣體腔室7之間。與此同時，加壓氣體由進氣管13進入到氣體腔室
(7)中。由于氣體腔室7內(nèi)部壓力高于水流腔室12內(nèi)壓力，在內(nèi)外壓差作用下，氣體從矩形微孔板11上的微孔以微小氣流形式注入到水流中。向下螺旋運動的原水對矩形微孔板11不斷切割沖刷，從而形成大量的微細氣泡并被帶走，生成富含大量微細氣泡的氣液混合物，最終從底部側(cè)壁的出水管15排出。
[0057]顯然，當矩形微 孔板11這一核心部件的材料確定后，兩個氣體腔室7的注氣壓力與矩形微孔板11之間的相對(相向)距離就是影響微細氣泡質(zhì)量和氣水混合物混合效果的關(guān)鍵因素。實驗測試研究表明，當兩個氣體腔室7相對(相向)矩形微孔板11之間的距離為0.25m時，注氣壓力一般應(yīng)高出水流壓力約0.1-0.7MPa，最合適的壓力差宜為0.35MPa。氣體腔室7內(nèi)的氣體在該壓差作用下，以微細氣流的形式通過矩形微孔板11管壁上的微米級小孔被剪切分散地擠壓入水腔中，在壓力水流的沖刷作用下形成微細氣泡；與此同時，也會有部分氣體在壓力作用下溶解在原水中形成溶氣水，在后續(xù)處理工藝過程中會因壓力的降低而從原水中以微細氣泡的形式從原水中釋放出來。
[0058]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，其特征在于，包括外形呈管柱狀的外筒體(10)，所述外筒體(10)的上端和下端分別通過法蘭蓋(I)密封，所述外筒體(10)內(nèi)靠近兩側(cè)壁的部位隔出兩個獨立的氣體腔室(7)，所述外筒體(10)內(nèi)其它的空腔為水流腔室(12)； 所述水流腔室(12)的上部設(shè)有錐形導(dǎo)流筒(4)，所述錐形導(dǎo)流筒(4)的上部空間為旋流腔，所述旋流腔外筒體(10)的筒壁上設(shè)有切向進水管(3)，所述外筒體(10)下部的筒壁上設(shè)有出水管(15)； 所述氣體腔室(7)處的外筒體(10)的筒壁上設(shè)有進氣管(13)，所述氣體腔室(7)與所述水流腔室(12)之間設(shè)有矩形微孔板(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，其特征在于，兩個所述氣體腔室(7)相對所述外筒體(10)的中心軸線對稱布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，其特征在于，所述氣體腔室(7)包括瓦塊狀上端蓋(5)，所述瓦塊狀上端蓋(5)上固定有矩形定位框(9)，所述矩形微孔板(11)固定在所述矩形定位框(9)內(nèi)，所述瓦塊狀上端蓋(5)通過固定桿⑶固定在所述外筒體(10)筒壁上，所述瓦塊狀上端蓋(5)、矩形微孔板(11)與矩形定位框(9)構(gòu)成封閉的空腔，所述進氣管(13)的內(nèi)端開口于所述瓦塊狀上端蓋(5)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，其特征在于，所述外筒體(10)的上端和下端分別設(shè)有管法蘭(2)，所述法蘭蓋(I)與所述管法蘭(2)之間通過螺栓壓緊密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，其特征在于，所述瓦塊狀上端蓋(5)由沿縱向剖切為1/4~1/2部分的鋼管兩端焊接薄鋼板后形成一個弧形腔室，所述鋼管的邊緣部位焊接鋼板并在鋼板上設(shè)置凹槽，所述矩形定位框(9)內(nèi)側(cè)也設(shè)有相對應(yīng)的凹槽，所述矩形微孔板(11)放置在所述矩形定位框(9)與所述鋼板中間的凹槽中，所述矩形定位框(9)與所述鋼板通過螺栓壓緊密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，其特征在于，所述固定桿⑶和進氣管(13)處的所述瓦塊狀上端蓋(5)與所述外筒體(10)之間設(shè)有O型密封圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，其特征在于，所述矩形微孔板(11)與所述瓦塊狀上端蓋(5)和矩形定位框(9)的凹槽中之間設(shè)有矩形墊圈(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，其特征在于，所述矩形微孔板(11)的材料為以下任一種或多種:陶瓷微孔膜管、聚乙烯微孔膜管、金屬粉末燒結(jié)而成的金屬微孔管、不銹鋼金屬絲網(wǎng)板。
9.根據(jù)權(quán)利要 求1至7任一項所述的基于板式微孔介質(zhì)發(fā)泡機理的微細氣泡發(fā)生裝置，其特征在于，所述兩個獨立的氣體腔室(7)的矩形微孔板(11)之間的距離為0.25m，注氣壓力高出水流壓力0.1-0.7MPa，注氣壓力與水流壓力之間的差值最好取0.35MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微細氣泡發(fā)生裝置，其特征在于主要依賴微孔介質(zhì)發(fā)泡和水流沖刷剪切作用產(chǎn)生大量的微細氣泡，不過當注氣壓力高出水流壓力一定值時，也存在不同程度的加壓溶氣作用，溶氣水減壓后也必然會相應(yīng)釋放出微細氣泡。
【文檔編號】C02F1/24GK104003460SQ201410239584
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】陳家慶, 陳濤濤, 蔡小壘 申請人:北京石油化工學(xué)院