一种微纳米气泡发生器及发生方法技术

本发明专利技术涉及环境工程技术领域，特别地涉及一种微纳米气泡发生器及发生方法。本发明专利技术公开了一种微纳米气泡发生器及发生方法，其中，微纳米气泡发生器包括压力溶气腔、进气口、进液口、喷射口、压力活塞和驱动机构，进气口、进液口和喷射口分别与压力溶气腔相连通，进气口上设有进气阀，进液口上设有进液阀，喷射口上设有喷射阀，压力活塞设置在压力溶气腔中，驱动机构用于驱动压力活塞脉动式地压缩该压力溶气腔内的气液混合物。本发明专利技术具有小型化，可移动，成本低，操作简单，扩散效果好，溶氧效果好，除污效果好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种微纳米气泡发生器及发生方法
本专利技术属于环境工程
，具体地涉及一种微纳米气泡发生器及发生方法。
技术介绍
微纳米气泡由于尺寸较小，具有存在时间长、较高的界面电位和传质效率高等特性，常被用于污水处理、渔业水产行业、气浮选矿、水体修复和净化等领域。根据微纳米气泡产生的不同机制可将现有的微纳米气泡产生方式分为分散空气法、溶气释气法、电解法、化学法等。在对气泡需求量较大的水处理应用中最常用到的是溶气释气法。现有的采用溶气释气法的微纳米气泡发生装置主要有以下两种：(1)压力溶气气浮装置压力溶气气浮装置是将清水加压至(3～4)×105Pa，同时加入空气，使空气溶解于水，然后骤然减至常压，溶解于水的空气以微小气泡形式(气泡直径约为20-100μm左右)，从水中析出，将水中的悬浮物颗粒载浮于水面。从而实现固-液分离。压力溶气气浮装置是应用范围较为广泛的一种气浮设备，该设备可以广泛适用于各类废水处理(尤其是含油废水处理)、污泥浓缩及给水处理。(2)压力溶气罐压力溶气罐是一种气浮净水工艺特有的空气溶入装置。为密闭的一类受压容器。在罐内实现水与空气的充分接触传质，使空气溶人水中，尽量达到饱和程度。压力溶气罐有多种形式，一般推荐采用空压机供气的喷淋式填料罐。此种压力溶气罐用普通钢板卷焊而成。其溶气效率比不加填料的约高30％，在水温20-30℃范围内，释气量约为理论饱和溶气量的90％-99％。可应用的填料很多，如瓷质拉西环，塑料斜交错淋水板、不锈钢圈填料、塑料阶梯环等。现有的这些采用溶气释气法的微纳米气泡发生装置体积大、耗能高，成本高、适应于固定式作业，对于需要清除污泥的湖泊、大面积的水域效果不佳，且喷射形式为持续范围式喷射，除污能力较弱。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微纳米气泡发生器及发生方法用以解决上述存在的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种微纳米气泡发生器，包括压力溶气腔、进气口、进液口、喷射口、压力活塞和驱动机构，进气口、进液口和喷射口分别与压力溶气腔相连通，进气口上设有进气阀，进液口上设有进液阀，喷射口上设有喷射阀，压力活塞设置在压力溶气腔中，驱动机构用于驱动压力活塞脉动式地压缩该压力溶气腔内的气液混合物。进一步的，所述驱动机构采用脉动式电机来实现。更进一步的，所述脉动式电机采用开关磁阻电机来实现。更进一步的，还包括限位传感器，用于对压力活塞的最大进退位置进行限位。更进一步的，所述限位传感器为霍尔传感器，设置在压力溶气腔的腔壁外，压力活塞具有磁性部。进一步的，还包括压力传感器，用于检测压力溶气腔内的压力。进一步的，所述进气阀、进液阀和喷射阀均采用电磁阀来实现。本专利技术还提供了一种基于上述的微纳米气泡发生器的微纳米气泡发生方法，包括如下步骤：S1，驱动机构驱动压力活塞回退，同时打开进液阀进液，当进液量达到一定量时，关闭进液阀，打开进气阀进气，当进气量达到一定量时，关闭进气阀，驱动机构停止驱动压力活塞回退；S2，驱动机构驱动压力活塞脉动式地压缩该压力溶气腔内的气液混合物，当气液混合物的压力达到一定值时，打开喷射阀，同时驱动机构继续驱动压力活塞脉动式地压缩该压力溶气腔内的气液混合物。进一步的，步骤S1具体为：驱动机构驱动压力活塞回退，同时打开进液阀进液，当进液量达到96％时，关闭进液阀，打开进气阀进气，当进气量达到4％时，关闭进气阀，驱动机构停止驱动压力活塞回退。进一步的，步骤S2具体为：驱动机构驱动压力活塞脉动式地压缩该压力溶气腔内的气液混合物，当气液混合物的压力达到0.4MPa时，打开喷射阀，同时驱动机构继续驱动压力活塞脉动式地压缩该压力溶气腔内的气液混合物。本专利技术的有益技术效果：本专利技术采用压力活塞脉动式压缩，无需空压机，体积小，能耗低，可移动、方便水域作业；结构简单，易于维护，材料花费少，靠压力差进气进液，操作简单，只需少量人员便可使用，成本低；采用脉动式压缩气液混合物形成间歇脉冲式喷射，以水炮的形式击中淤泥后，由于自身强大的动能便会迅速扩散开来，将附着的淤泥一同清除，可以有效清除水底的淤泥，甚至是凹槽里的顽垢，并且在除污的同时不会伤及水底自身的生物膜。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术具体实施例的微纳米气泡发生器的立体结构图；图2为本专利技术具体实施例的微纳米气泡发生器的剖视图；图3为本专利技术具体实施例的微纳米气泡发生器的另一视角的立体结构图；图4为本专利技术具体实施例的微纳米气泡发生器的电连接示意框图；图5为本专利技术具体实施例的微纳米气泡发生器的部分电路图一；图6为本专利技术具体实施例的微纳米气泡发生器的部分电路图二。具体实施方式为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图。这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本专利技术的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。如图1-4所示，一种微纳米气泡发生器，包括压力溶气腔1、进气口2、进液口3、喷射口4、压力活塞5和驱动机构，进气口2、进液口3和喷射口4分别与压力溶气腔1相连通，进气口2上设有进气阀21，进液口3上设有进液阀31，喷射口4上设有喷射阀41，压力活塞5设置在压力溶气腔1中，驱动机构用于驱动压力活塞5脉动式地压缩该压力溶气腔1内的气液混合物，即驱动机构驱动压力活塞5脉动式(间歇式)前进(以图2为方向基准，脉动式向左移动，如前进1秒，停顿0.5秒，再前进1秒，停顿0.5秒，如此重复)而脉动式地压缩该压力溶气腔1内的气液混合物。本具体实施例中，压力溶气腔1的外壳11优选为圆筒状结构，使得整体结构更紧凑，且易于制造，但并不限于此，在其它实施例中，外壳11的形状可以根据实际需要进行选择。压力活塞5密封活动地设置在压力溶气腔1，且其活塞杆51从外壳11的第一端(图2中的右端)伸出与驱动机构的驱动输出端连接。本具体实施例中，所述驱动机构优选采用脉动式电机6来实现，结构简单，易于实现，且控制更精确，当然，在其它实施例中，驱动机构也可以采用现有的其它驱动机构，如气缸等来实现。脉动式电机6与控制器7电连接，由控制器7控制其进行相应工作。优选的，本实施例中，脉动式电机6采用开关磁阻电机来实现，功率密度大，结构简单，控制更精准，但并不限于此。本具体实施例中，开关磁阻电机6可以用功率为700W或以上的开关磁阻电机，例如型号为HSSRM-52F-70350的开关磁阻电机等，控制器7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微纳米气泡发生器，其特征在于：包括压力溶气腔、进气口、进液口、喷射口、压力活塞和驱动机构，进气口、进液口和喷射口分别与压力溶气腔相连通，进气口上设有进气阀，进液口上设有进液阀，喷射口上设有喷射阀，压力活塞设置在压力溶气腔中，驱动机构用于驱动压力活塞脉动式地压缩该压力溶气腔内的气液混合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种微纳米气泡发生器，其特征在于：包括压力溶气腔、进气口、进液口、喷射口、压力活塞和驱动机构，进气口、进液口和喷射口分别与压力溶气腔相连通，进气口上设有进气阀，进液口上设有进液阀，喷射口上设有喷射阀，压力活塞设置在压力溶气腔中，驱动机构用于驱动压力活塞脉动式地压缩该压力溶气腔内的气液混合物。


2.根据权利要求1所述的微纳米气泡发生器，其特征在于：所述驱动机构采用脉动式电机来实现。


3.根据权利要求2所述的微纳米气泡发生器，其特征在于：所述脉动式电机采用开关磁阻电机来实现。


4.根据权利要求3所述的微纳米气泡发生器，其特征在于：还包括限位传感器，用于对压力活塞的最大进退位置进行限位。


5.根据权利要求4所述的微纳米气泡发生器，其特征在于：所述限位传感器为霍尔传感器，设置在压力溶气腔的腔壁外，压力活塞具有磁性部。


6.根据权利要求1所述的微纳米气泡发生器，其特征在于：还包括压力传感器，用于检测压力溶气腔内的压力。


7.根据权利要求1所述的微纳米气泡发生器，其特征在于：所述进气阀、进液阀和喷射阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜华，郑运鸿，袁钰林，张有锋，洪少木，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35