旋流－充气式气浮净水装置制造方法及图纸

旋流——充气式浮净水装置。本发明专利技术属于水的处理装置。本发明专利技术的净水装置采用高效能的液——气喷射器９、旋流——充气混合器１３，在混合器中利用多孔材料充气，形成三维旋动流场，使气、液、固三相动态接触总面积大为提高；多相流流经旋流液——固分离器１６对浮渣进行充分地分离，从而达到对废水实现高速度、高负荷的分离。本装置的设备占地面积和投资较少、能耗低、分离效率高，对含重金属浓度为２５０ｍｇ／１的废水都能处理。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水的处理装置。工业上用来净化水质的技术和装置，以往有鼓气气浮、真空气浮、电解气浮及深井气浮等。目前，国内外应用最广、规模最大的为压力溶气气浮技术和装置，它在石油、化工、纺织、印染、造纸、冶金、食品及给水等不同行业的水处理中除去水中各种不同的油类、纤维、重金属、悬浮物等。但压力溶气气浮存在的问题有(1)溶气压力偏高，运转的能耗较大;(2)产生的微气泡直径大，密度小，均匀性不好，致使气浮效率低;(3)设备容积偏大，导致设备的占地面积大和投资增大;(4)达不到高负荷运转。在压力溶气气浮的基础上，许志等〔《环境工程》，No4，(1986)〕以改善微小气泡发生器-气体释放器着手，用“微分消耗释气”的原理设计出新型的高效气浮喷头，以求达到“扩大气水动态接触面积”;赵俊锳〔《环境污染与防治》，No2，No3(1985)〕提出用射流加压溶气气浮系统代替现行大多数的水泵与空气压缩机系统，但这两种设备都是属压力溶气气浮系统的改进设备，虽使空气在水中的溶解度、溶解效率及气浮的稳定性、降低能耗方面有所改进，但远未能实现使压力溶气气浮系统能高速率、高负荷连续稳定运转的目的。日本M.Nonaka〔Sep、SciandTech21(5)，475(1986)〕提出充气-气窝气浮系统，以求提高气浮分离速率，但这系统目前仅停留在实验室研究阶段，未能达到高负荷运转的要求。本专利技术的目的在于解决目前气浮净水技术设备中未能实现的高速率、高负荷(即高浓度废水)，连续运转的问题，并进一步使净水处理设备降低能耗，减少设备的占地面积和设备投资。本专利技术的主要技术措施在于设计和研制出高效能的液-气喷射器，旋流-充气混合器和旋流液-固分离器，把液-气喷射器安装在抽水加压泵出口管处，利用加压泵提供的能量抽取空气，使液体和气体两股流体在喷射器内进行动量交换，产生紊动掺和并旋动进入旋流-充气混合器，在混合器内再与底部由多孔材料制作的布气板所充气形成的微小气泡强烈紊流掺和，形成三维的旋动流场，使在单位时间和空间内气、液、固三相动态接触总面积大为提高，液相内的空气和被分离的固体物的浓度接近于均一状态，从而达到高速度、高负荷气浮分离的目的。下面根据附图对本专利技术的各部件的作用和构造进行介绍。附图说明图1为本专利技术的旋流-充气气浮净水装置的系统示意图，其中1为废水集中池，它是使待处理的废水集中于其中静置均衡，并使废水中的重质固粒状杂物沉淀在其底部，以便定期清除，以免影响下面各部件的工作;2为输送水泵，它是将待处理的废水输送到调整池;3为废水调整池，从废水集中池1输送来的废水在此池中加入酸或碱，调整其酸碱度，随之加入气浮剂搅拌均匀后送到下面处理;4为酸的高位槽，它贮存酸供调节待处理水的酸度;5为碱的高位槽，它贮存碱，供调节待处理水的碱度;6为气浮剂贮槽，本专利技术采用的气浮剂为油酸钠或C16～C20脂肪酸钠〔C16H33～C20H41COONa〕与多丙二醇丁基醚 混合配制而成的水溶液，水溶液的浓度为1%(W/V)，在处理1吨重金属离子废水，当其金属离子浓度为500mg/l以下时，气浮剂的比例为C16～C20脂肪酸钠20克，多丙二醇丁基醚20毫升;7为压力水泵，它是把调整池3中的待处理水送入液-气喷射器9;8为废水流量计，它显示由压力水泵7送入喷射器9的水流量;10为空气压缩机，它为混合器13内的布气板产生二次气泡提供气源;11为空气过滤减压器，它是把压缩机10送来的空气进行过滤并调节至使用需要的压力;12为压力表，它显示进入混合器13的二次气源的压力;13为旋流-充气气混合器;14为气体流量计，它是显示流入喷射器9的气体流量;15为自来水管，它是提供混合器13和分离器16停机时，进行清洗使用的自来水;16为旋流液-固分离器;17为砂滤池，即经过处理后的清水再于砂滤池中过滤，使其所排出的水符合排放标准;18为浮渣过滤池，即使处理后的浮渣再次进行除水处理;19为清水排出管;20为待处理水的输入管。图2为液-气喷射器9的结构示意图，其中21为喷嘴，它使压力水泵7输送来的具有一定压力的处理水以一定的速度喷出;22为喷射器的壳体;23为真空室，由于喷嘴21有高速的水喷出，根据流体力学的性质，在23中形成一定的负压力，使空气经24进入室内;24为空气进口，进入的空气量由气体流量计14显示;25为混合管，它是使喷嘴21喷出的水与经24进入的空气在此段混合，形成液-气两相流;26为扩散管，使液-气两相流在此段逐渐增压后进入混合器13;27为排水口，它是在停机时将真空室23内的积水排出;用调节机构可使喷嘴21伸缩，以改变它在真空室中的位置，使吸入的空气量达到要求。图3为旋流-充气混合器13的结构示意图，混合器为长径比约为3∶1的圆筒体，它用布气板34分隔为充气室32和混合室37两大部份;其中31为排水口，它是将充气室32中的积水排出;32为充气室，它为使空气压缩机10送来的空气贮在其中，33为进气管，它是将压缩机10送来的空气输入充气室32内，进气管33为圆管做成，将它伸入到混合器的中心线处弯曲向下，使空气向下进入充气室32后透过布气板形成二次的微气泡;34为布气扩散板，它是由工程塑料烧结而成，具有微小的透气孔道，一般透气孔隙为10～50微米，布气板34用法兰和软垫层密封固定在混合器中，它把混合器分为充气室和混合室两部份;35为清洗水出口，在停机时清洗混合器的水由此口排出;36为进液管，它为一个矩形管，矩形管的截面矩形两边长度a、b与混合器的直径D的比例关系为b/a＝6.2～10.8，D/b＝16～20.8，以保证液流有一定的速度进入混合器的液-气-固相物质得以充分混合接近于均一浓度，单位时间和单位体积内三角分子微团动态接触面大为提高，使高效地进行质量传递、动量与能量交换，进液管36的轴线与混合器的水平线有一向下斜的夹角θ1，它影响着流体向下旋转的角度和速度，一般取4～10;37为旋流混合室，它使流体中的液-固-气三相在其间充分地混合，并由于其旋转而使处理水的微固体杂质与气浮剂形成浮渣向上浮动;38为清洗水管，它是在停机时提供清水清洗混合器和布气板34，使布气板不为悬浮杂物所堵塞而影响正常工作;39为出液口。图4为旋流液-固分离器16的结构示意图，分离器是一个长径比约为5∶1的圆筒体，其中41为清水出口，即经处理后的清水由此排出至砂滤池17过滤;42为静置室，即在分离器中的浮渣有部分由于重力的作用又向下运动，它运动至静置室内得以静置，使这些浮渣由于浮力作用又向上运动，而其所含的清水静置后由清水出口41排出;43为进料管，进料管为一矩形管，矩形截面的两边长c、d与分离器的直径φ的比例关系为φ/C＝4～5.8，φ/d＝10.5～14.2时旋流液-固分离器的效率最高，气-液-固相在离心力、气浮力和重力的作用下促使浮渣与水分离，浮渣从上方的排渣口排出，水从下端的清水出口排出，进料管43的轴线与分离器的水平轴线有一向上斜的夹角θ2，它决定流体向上旋的速度并影响其旋转度，一般θ2取4～10;44为导流档板，它是圆形与环形相间的塑料薄板，它们的排列为使流体的旋动得以控制，使在分离器内浮渣有足够的分离时间，提高其分离效果;45为清水管，它为圆形管组成，并沿它们的轴向和径向一定距离的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由废水池调整池３、输送水泵７、压缩机１０和液－－气喷射器９组成的气浮净水装置，其特征是装置有旋流－－充气混合器１３、旋流液－－固分离器１６。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱锡海，郭金基，孔宪祥，关耀楚，罗传荣，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]