一种强化水中微气泡的设备以及操作方法与流程

本发明属于环境工程技术领域，具体来说，涉及一种强化水中微气泡的设备以及操作方法。

背景技术：

随着经济不断地发展，各行各业的企业逐渐增多，相应的污染物陆续增加。该问题已经严重影响了大气、土壤、水体等环境生态系统。其中水体污染尤为严重，如工业企业排放的污水、交通运输排放的污水、医疗所排放的污水等都会给环境带来严重的影响。目前，针对不同种类的污水，各行各业已经采取不同的污水处理方法进行处理，再进行排放。但根据现有的污水处理技术几乎不能满足现存在的污水量，即使能满足，但其存在投入成本大，耗费资源能源多，处理效率低等一系列问题，所以该问题将成为环境领域待解决的一个难题。

微泡法：气泡发生器通过向水中打入微小的气泡，根据微气泡有比表面积大、停留时间长、界面电位高，自身增压溶解、产生大量自由基、传质效率高等特点，从而提高处理效率。

技术实现要素：

本发明的目的主要针对现有的污水处理技术中所存在的处理效率低、投入成本大等问题，提出一种强化水中微气泡的设备。该设备操作简单，投入成本低。

本发明采用以下技术方案：

一种强化水中微气泡的设备，包括反应器、气液混合泵和气液分离器；反应器顶部设置第一进水口，中部设置第一出水口，底部设置气泡入口；反应器的第一出水口和气液混合泵通过进水管相连，进水管上设置水阀门；气液混合泵上还分别连接进气管和进气泡管，进气管上设置气阀门和截止阀；进气泡管上设置进气泡阀门和混合压力表，气液分离器上从高到低的位置上分别设置气泡出口、第二进水口和第二出水口，气液混合泵通过进气泡管和气液分离器的第二进水口连接，气液分离器的第二出水口通过回流管和反应器的第一进水口相连接，回流管上设置回流阀门，气液分离器的气泡出口通过出气泡管和反应器的气泡入口相连，出气泡管上设置出气泡阀门。

本发明中，进气管上设置气压表。

本发明中，进气泡管的管路直径大于等于气液混合泵的出口口径。

本发明还提供一种上述的强化水中微气泡的设备的操作方法，具体步骤如下：

(1)反应器中注入水，打开水阀门、进气泡阀门、出气泡阀门、回流阀门，关闭气阀门，启动气液混合泵；

(2)待仪器稳定之后，打开气阀门，再次使仪器稳定，通过调节各个阀门，在混合压力表的不同示数和第一进水口的不同回流量条件下，进行实验，对水中微气泡的尺寸和浓度进行调整。

本发明中，步骤（2）中，混合压力表的压力示数值在0.08~0.20mpa之间，第一进水口的回流量在0~5ml/s之间。此时，反应器中的气泡尺寸基本都小于等于10.8µm、气泡体积浓度随着压力的增加而增大，混合压力表压力为0.08mpa时，气泡体积浓度大于0.05%。

本发明中，步骤（2）中，混合压力表的压力示数值在0.10~0.15mpa之间，第一进水口的回流量在2~4ml/s之间。此时，反应器中的气泡尺寸基本都小于等于10.5µm、气泡体积浓度大于0.06%。

本发明充分利用气液混合泵的负压原理，启动泵时，吸入反应气体和水，通过气液混合泵的高速旋转，使水和气体充分混合，形成微小的气泡，再通过调节各个控制阀门的大小，从而调节整个系统的压力，流量等参数对气泡的尺寸以及浓度进行调整。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明设备整体结构简单，操作方便，节能环保，成本低廉，能够在水体中引入大量尺寸小于等于10.8µm、体积浓度大于0.05%均匀的微气泡，进而提高污染水体处理效率。

附图说明

图1是本发明的一种强化水中微气泡的设备整体结构示意图。

图2是实施例1中30分钟气泡的吸光度变化曲线图。

图3是实施例1中混合压力表的压力和第一进水口水的回流量对气泡尺寸的影响图示。

图4是实施例1中混合压力表的压力和第一进水口回流量对气泡的吸光度的影响图示。

图5是实施例1中混合压力表的压力和第一进水口回流量对气泡的浓度的影响图示。

图中标号：

1-反应器，2-气液分离器，3-气液混合泵，4-进水管，5-进气泡管，6-进气管，7-出气泡管，8-回流管，9-混合压力表，10-气压表，11-截止阀，12-气阀门，13-水阀门，14-进气泡阀门，15-出气泡阀门，16-回流阀门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种强化水中微气泡的设备，其包括反应器1、气液混合泵3和气液分离器2；反应器1顶部设置第一进水口，中部设置第一出水口，底部设置气泡入口；反应器1的第一出水口和气液混合泵3通过进水管4相连，进水管4上设置水阀门13；气液混合泵3上还分别连接进气管6和进气泡管5，进气管6上设置气阀门12、气压表10和截止阀11；进气泡管5上设置进气泡阀门14和混合压力表9，进气泡管5的管路直径大于等于气液混合泵3的出口口径，气液分离器2上从高到低的位置上分别设置气泡出口、第二进水口和第二出水口，气液混合泵3通过进气泡管5和气液分离器2的第二进水口连接，气液分离器2的第二出水口通过回流管8和反应器1的第一进水口相连接，回流管8上设置回流阀门16，气液分离器2的气泡出口通过出气泡管7和反应器1的气泡入口相连，出气泡管7上设置出气泡阀门15。

借助上述技术方案，将水注入到反应器1中，关闭管路中气阀门12，同时启动气液混合泵3，水将通过管路流入到气液混合泵3，然后流出，再流入到气液分离器2中，最后进入到反应器1，水体反复循环，直到整个管路充满水，待管路稳定后，打开气阀门12，气体通过管路进入到气液混合泵3中，充分与液体混合，并一起从泵的上端，通过进气泡阀门14以及混合压力表9进入到气液分离器2中，待气液分离器2内的压力稳定后，再从气液分离器2流入到反应器1，打出大量的微小气泡，从而使反应器1中的液体充分发生反应。反应结束后，先关闭气阀门12，再关闭其它阀门。

实施例1

将自来水体注入到反应器1中，通入空气作为气泡的来源，控制调节各个阀门的开关大小，通过多次测量反应器上的第一进水口回流水的体积和时间的关系，得到回流量。而压力的数值是由混合压力表所表示。利用图像颗粒分析器bt-1600测量气泡的尺寸，对于测量气泡的浓度，采用可见分管光度计v1800测出气泡的吸光度数值，再利用比尔定律，计算出气泡的体积浓度。

取5l的自来水，分别对第一进水口的回流量为0ml/s、3ml/s、5ml/s的流量数值和混合压力表的压力为0.02mpa、0.05mpa、0.10mpa、0.12mpa、0.15mpa、0.20mpa的数值下进行气泡尺寸、吸光度和浓度实验。

图2为压力0.15mpa，回流量为3ml/s的30分钟气泡吸光度变化曲线，由图2可知，当气泡在约为0s~1000s这段时间上，有气泡下降的趋势，在1000s~3600s这段区间，气泡的吸光度数值趋近于稳定状态，其吸光度数值约为0.1995，依据比尔定律可知气泡的体积浓度约为0.076561%。

图3为压力和回流量对气泡尺寸的影响，由图3可知，回流量为3ml/s时气泡的尺寸比较稳定，同时压力在0.10mpa~0.15mpa时可以得到最小气泡尺寸约为10.33µm。

图4为压力和回流量对气泡的吸光度的影响，由图4可知，随着压力的增加，吸光度逐渐升高。对于回流量，当流量为3ml/s时的吸光度相对于其它流量的吸光度数值是稳定增加的。

图5为压力和回流量对气泡的浓度的影响，由图5可知，微气泡的浓度是随着压力的增加而逐渐增大，出于对设备的安全以及根据图2、图3的结果考虑，应选择压力为0.12mpa，回流量为3ml/s的条件下的最佳工况数值，气泡的浓度数值为0.06738899%。

以上所述本发明的基本原理，技术方法等方面。本发明不受上述实施例的限制，凡在本发明的基本原理和实质范围之上，并加以更改，替换，改进等手段，均会受到本发明的保护。