一種旋流式微氣泡氣液混合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及工業(yè)污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于氣浮分離的氣液混合器。
【背景技術(shù)】
[0002]氣浮法污水處理工藝是當前處理工業(yè)廢水的主要手段之一，氣浮法就是往水里通入氣體產(chǎn)生微小氣泡，而使細小固體顆粒粘附在微氣泡上，和氣泡一起上浮分離的一種方法。因而氣泡的生成質(zhì)量及數(shù)量對氣浮裝置的處理效果有非常重要的影響。
[0003]近些年來，隨著微孔材料生產(chǎn)技術(shù)的日益完善，以微孔介質(zhì)為基礎(chǔ)設(shè)計微氣泡氣液混合器成為可能，微孔介質(zhì)具有孔徑小，機械強度好的優(yōu)點，非常適合用于對氣泡的機械分散。目前國內(nèi)外對于以微孔管為基礎(chǔ)的微氣泡氣液混合器的開發(fā)較少，現(xiàn)有技術(shù)多為微孔管管外充氣管內(nèi)走水的形式。早期的微孔微氣泡氣液混合器以過濾器為基礎(chǔ)改造，結(jié)構(gòu)上以套管形式最為常見，微孔管內(nèi)不設(shè)內(nèi)構(gòu)件，這種形式的混合器液相從微孔管內(nèi)直接通過，同等長度下停留時間短，剪切流速受處理量影響較大，當處理量降低時，會導(dǎo)致混合液中氣泡的增大，而當處理量增大時，會導(dǎo)致混合液氣含率過低，因而多為實驗室測試多孔材料發(fā)泡性能時使用。
[0004]美國Clean Water Technology公司開發(fā)的液-固-氣混合器(LSGM)，采用微孔管管內(nèi)充氣管外走水的形式，通過在微孔管外增設(shè)整流管，使流體得以在高于進液流速的狀態(tài)下進入混合區(qū)，以微孔管為中心建立旋流場，這種令流體由外向內(nèi)旋流的設(shè)計無法利用液體旋流時的離心力，而液體旋流時線速度隨半徑增大而增大，因而該設(shè)計靠近微孔管部分的流體速度相比靠近外壁的部分而言較低，對能量的利用率較低。
[0005]北京石油化工學院開發(fā)的污水氣浮處理用微細氣泡發(fā)生器采用微孔管外部充氣內(nèi)部走水的形式，并在微孔管內(nèi)增設(shè)導(dǎo)流柱與螺旋導(dǎo)片，污水在導(dǎo)流柱及螺旋導(dǎo)片的作用下在微孔管內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，這種設(shè)計解決了早期微孔微氣泡氣液混合器停留時間較低的缺點，但污水進入后直接通過內(nèi)構(gòu)件進行旋流，難以獲得較高的旋流速度。本實用新型可滿足較大范圍處理量條件下氣液混合器對于混合區(qū)內(nèi)流速的要求，同時還采用內(nèi)外兩個微孔管，使單位容積的處理量增大。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種用于氣浮分離的旋流式微氣泡氣液混合器，該氣液混合器能夠滿足較大范圍處理量條件下氣液混合器對于混合區(qū)內(nèi)流速的要求。從而解決現(xiàn)有技術(shù)中微氣泡氣液混合器污水處理量小的技術(shù)問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種旋流式微氣泡氣液混合器，主要由預(yù)旋流段與混合段組成，其特征在于:在所述預(yù)旋流段內(nèi)沿軸向設(shè)置有導(dǎo)流柱，預(yù)旋流段中上部設(shè)有進液管，預(yù)旋流段下端進入混合段內(nèi)；在所述進入混合段內(nèi)的預(yù)旋流段側(cè)面設(shè)有若干開孔；所述混合段同軸設(shè)置有大口徑微孔管和小口徑微孔管，混合段底部設(shè)置有進氣口和出料口。
[0009]本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器，其進一步特征在于:所述進入混合段部分的預(yù)旋流段長度為混合段總長的1/10?1/5。
[0010]本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器，其進一步特征在于:所述預(yù)旋流段外徑與所述混合段中小口徑微孔管相同或相近，二者緊密連接。
[0011]本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器，其進一步特征在于:所述預(yù)旋流段下端封閉，所述進入混合段內(nèi)的預(yù)旋流段開孔為與水平方向呈O?15度角。當進液雜質(zhì)過多時，可將垂直方向多個開孔連接以降低堵塞幾率。
[0012]本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器，其進一步特征在于:所述大口徑微孔管與混合段外壁形成外氣腔；所述小口徑微孔管內(nèi)部形成內(nèi)氣腔，小口徑微孔管上端封閉并與預(yù)旋流段深入部分緊密連接，兩個微孔管之間環(huán)隙為氣液混合腔。
[0013]本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器，其進一步特征在于:所述出料口設(shè)置在兩個微孔管之間的氣液混合腔下端。
[0014]本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器，其進一步特征在于:所述進料口設(shè)置有兩個，分別與內(nèi)氣腔和外氣腔相連。也就是說分別設(shè)置在大口徑微孔管與混合段外壁形成的外氣腔和小口徑微孔管內(nèi)部形成的內(nèi)氣腔下端。
[0015]本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器，其進一步特征在于:所述大口徑微孔管和小口徑微孔管選用的是陶瓷膜、金屬粉末燒結(jié)管、有機膜、多孔玻璃膜、金屬燒結(jié)網(wǎng)等。
[0016]本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器，其進一步特征在于:所述預(yù)旋流段與混合段以焊接方式連接；所述大口徑微孔管和小口徑微孔管均與混合段外壁以法蘭、焊接或螺紋連接。
[0017]本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器，其進一步特征在于:
[0018]采用本實用新型具有的有益效果有:
[0019]I)較高的充氣效率。本實用新型將內(nèi)腔走水-外環(huán)充氣式和內(nèi)腔充氣-外環(huán)走水式兩種模式相結(jié)合，降低了達到規(guī)定氣含率所需停留時間，減少混合過程中的剪切作用對原水造成的影響。
[0020]2)氣泡尺寸小。本實用新型通過預(yù)旋流段切向開孔使進液在混合腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，反復(fù)沖刷內(nèi)外微孔膜，降低生成氣泡的尺寸。同時，內(nèi)外雙膜的結(jié)構(gòu)有利于減少設(shè)備長度，減少了由于旋流作用減弱導(dǎo)致的低效區(qū)
[0021]3)結(jié)構(gòu)靈活。本實用新型較小口徑微孔膜可采用螺紋連接方式，方便使用者根據(jù)現(xiàn)場對于氣含率及氣泡尺寸的需求更換不同材質(zhì)或不同孔道特征材質(zhì)。
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明，附圖和【具體實施方式】并不限制本實用新型要求保護的范圍。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器的正視圖；
[0024]圖2是本實用新型一種旋流式微氣泡氣液混合器的底部結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖中所示附圖標記為:1-導(dǎo)流柱，2-進液口，3-切向開孔，4-小口徑微孔管，5-大口徑微孔管，6-內(nèi)氣腔進氣口，7-外氣腔進氣口，8-出料口，9-外壁，10-螺栓孔，A-預(yù)旋流段，B-混合段，C-內(nèi)氣腔，D-混合區(qū)，E-外氣腔。
[0026]為了更好的說明本實用新型，用具體實施例說明，但具體實施例不限制本實用新型所要保護的范圍。
【具體實施方式】
[0027]如附圖1所示，使用本實用新型的旋流式微氣泡氣液混合器時，氣、液兩相分別由內(nèi)氣腔進氣口 6、外氣腔進氣口 7，液相由進液口 2分別進入所述旋流微氣泡氣液混合器的內(nèi)氣腔C、外氣腔E與預(yù)旋流段A，液體在預(yù)旋流段A產(chǎn)生旋流并由切向開孔3高速射入混合區(qū)D，氣體經(jīng)由所述大口徑微孔管5和小口徑微孔管4的分散以及液相高速剪切形成微氣泡并與液相混合均勻，混合均勻的氣液兩相流從所述出料口 8排出。本實用新型能夠產(chǎn)生尺寸均勻，數(shù)密度高的氣液兩相流，可為氣液兩相提供足夠的接觸面積，為氣浮設(shè)備提供足夠的微氣泡。本實用新型不含轉(zhuǎn)動部件，適合長周期運行，安裝維護簡易。
[0028]本實用新型提供的旋流式微氣泡氣液混合器，其中微孔管孔道結(jié)構(gòu)、孔徑分布、孔隙率、表面性質(zhì)，混合腔與氣腔之間的壓差，環(huán)隙比以及液相沖刷微孔管表面速度，液相表面張力、粘度等因素均會影響到微氣泡生成的質(zhì)量及數(shù)量?；旌锨慌c氣腔之間的壓差可以通過調(diào)節(jié)氣源的供氣壓力來實現(xiàn)，水流沖刷微孔管速度可通過調(diào)節(jié)進液口進液量或切向開孔孔徑孔數(shù)來實現(xiàn)。當進液量偏差設(shè)計值過大時，可通過改變較小口徑微孔管的直徑以使進液在混合腔停留足夠時間并保持一定流速。當混合區(qū)環(huán)隙較大時，內(nèi)外兩個微孔管可采用不同孔徑分布的相同或不同材質(zhì)微孔管。當單級旋流微氣泡氣液混合器在滿足氣泡質(zhì)量條件下數(shù)密度無法達到規(guī)定值時，可采用多級串聯(lián)的方式。
[0029]本實用新型提供的旋流式微氣泡氣液混合器，作為一種強化相分散設(shè)備，既可以用于污水處理的氣浮裝置中，也可用于氣液反應(yīng)的預(yù)混合或氣體吸收裝置，提供巨大的相界面面積，減少反應(yīng)用時、提高反應(yīng)均勻程度，強化相際傳質(zhì)。
【主權(quán)項】
1.一種旋流式微氣泡氣液混合器，主要由預(yù)旋流段與混合段組成，其特征在于:在所述預(yù)旋流段內(nèi)沿軸向設(shè)置有導(dǎo)流柱，預(yù)旋流段中上部設(shè)有進液管，預(yù)旋流段下端進入混合段內(nèi)；在所述進入混合段內(nèi)的預(yù)旋流段側(cè)面設(shè)有若干開孔；所述混合段同軸設(shè)置有大口徑微孔管和小口徑微孔管，混合段底部設(shè)置有進氣管和出料管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流式微氣泡氣液混合器，其特征在于:所述進入混合段部分的預(yù)旋流段長度為混合段總長的1/10?1/5。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流式微氣泡氣液混合器，其特征在于:所述預(yù)旋流段外徑與所述混合段中小口徑微孔管相同或相近，二者緊密連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流式微氣泡氣液混合器，其特征在于:所述進入混合段內(nèi)的預(yù)旋流段開孔為與水平方向呈O?15度角水平開孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流式微氣泡氣液混合器，其特征在于:所述大口徑微孔管與混合段外壁形成外氣腔；所述小口徑微孔管內(nèi)部形成內(nèi)氣腔，小口徑微孔管上端封閉并與預(yù)旋流段深入部分緊密連接，兩個微孔管之間環(huán)隙為氣液混合腔。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋流式微氣泡氣液混合器，其特征在于:所述出料口設(shè)置在兩個微孔管之間的氣液混合腔下端。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流式微氣泡氣液混合器，其特征在于:所述預(yù)旋流段與混合段以焊接方式連接。
【專利摘要】本實用新型公開了用于污水處理領(lǐng)域的一種旋流式微氣泡氣液混合器，主要由預(yù)旋流段與混合段組成，其特征在于：在所述預(yù)旋流段內(nèi)沿軸向設(shè)置有導(dǎo)流柱，預(yù)旋流段中上部設(shè)有進液管，預(yù)旋流段下端進入混合段內(nèi)；在所述進入混合段內(nèi)的預(yù)旋流段側(cè)面設(shè)有若干開孔；所述混合段同軸設(shè)置有大口徑微孔管和小口徑微孔管，混合段底部設(shè)置有進氣口和出料口。采用本實用新型降低了達到規(guī)定氣含率所需停留時間，減少混合過程中的剪切作用對原水造成的影響。內(nèi)外雙膜的結(jié)構(gòu)有利于減少設(shè)備長度，減少了由于旋流作用減弱導(dǎo)致的低效區(qū)。
【IPC分類】B01F3/04, B01F5/04
【公開號】CN204656363
【申請?zhí)枴緾N201520049663
【發(fā)明人】劉獻玲, 吳翔, 何慶生, 張建成, 王貴賓, 孫明波
【申請人】中石化洛陽工程有限公司, 中石化煉化工程（集團）股份有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年1月16日