CN105158126A - 一种微气泡性能测试评价实验平台及其测试评价方法 - Google Patents
一种微气泡性能测试评价实验平台及其测试评价方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105158126A CN105158126A CN201510527197.9A CN201510527197A CN105158126A CN 105158126 A CN105158126 A CN 105158126A CN 201510527197 A CN201510527197 A CN 201510527197A CN 105158126 A CN105158126 A CN 105158126A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microbubble
- air
- flotation column
- test
- generation device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明涉及微气泡性能测试评价实验平台及其测试评价方法。本发明属于微气泡性能测试技术领域。微气泡性能测试评价实验平台,气浮柱顶部设有浮渣收集槽,底部回流闸阀连接微气泡发生装置,微气泡发生装置产生微气泡与水的气液混合物通过回流水分布单元注入气浮柱下部;微气泡粒径测试取样口通过取样管、加样控制器与激光粒度仪相连,激光粒度仪与计算机相连。其测试评价方法:直接测试评价法借助激光粒度仪与计算机完成对微气泡粒径分布情况的在线测试;间接测试评价法通过将污水注入气浮柱,底部部分污水经微气泡发生装置回流气浮柱;测试气浮柱不同轴向高度污染物,完成间接测试评价。本发明能够对各种微气泡发生技术及产品性能进行测试评价。
Description
技术领域
本发明属于微气泡性能测试技术领域,特别是涉及一种微气泡性能测试评价实验平台及其测试评价方法。
背景技术
目前,微气泡已被人们不同程度地应用于矿物浮选、医学超声影像、水产养殖、污水处理、强化气液传质等领域。为使微气泡能够满足各行业的技术要求,在使用前有必要对其质量或粒径分布情况进行测试评估。现有的气泡测试评估方法包括电导探针法、显微摄像法、声学测量法和激光测量法等。
电导探针法是利用气体与液体电导率或折光率的不同来测试气泡大小,在测量时必须刺穿气泡,该方法只适用于粒径大于5mm的气泡。声学测量方法主要是利用声共振频率来反演和估算气泡尺寸,声波法不够直观,且测量出的特征粒径下限偏小,测试结果存在一定误差。显微摄像法是将显微镜头与摄像镜头组成图像采集***,通过对样品进行显微拍摄得到的图像进行分析处理,得到微气泡的粒径分布。专利CN1554940A中提出了一种微气泡数码显微动态测量的方法及装置,压力溶气水经过减压释放后流入特制的样品池,然后采用显微CCD摄像仪对微气泡进行拍摄,最终通过颗粒图像分析软件对图像进行处理和分析,得到气泡的平均粒径。但该方法难以克服气泡聚焦难、气泡重叠严重等问题,且整个测试过程步骤繁多,累积误差较大,致使测试结果准确性不足。随着激光应用技术水平的不断提升,基于激光光源的各种测试技术也逐渐被应用于与微气泡相关的测试分析之中。海军工程大学2007年推导得到了气泡上浮过程的运动方程,并对半径为40~350μm的微气泡进行了仿真计算;在此基础上,利用带有显微摄像功能的粒子成像测速技术(PIV)对半径为20~320μm气泡的上浮速度进行了测量。上海市应用数学和力学研究所2009年在给定水流流量(Q水=18m3/h)、不同充气量(Q气=50-400m3/h)条件下,采用粒子动态测速仪(PDA)测量了分置式浮选试验装置内微气泡尺寸和浓度分布特性、浮选试验装置各主要部位的时均流速和紊动特性等,分析了微气泡浮选试验装置矿化器和浮选槽内的宏观流态、紊动特性以及微气泡的形成、运动和分布特性。但基于PIV或PDA的测量方法更多偏重于速度场分布或浓度场分布情况,无法量化得到微气泡的粒径分布情况。总的来看,现有的微气泡性能测试装置及方法,不仅无法直接实现工业产品级微气泡发生技术的在线性能测试评估,而且配套实验装置的用途和功能较为单一,例如存在无法将微气泡粒径变化对污染物去除率的影响相关联等技术问题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种微气泡性能测试评价实验平台及其测试评价方法。
微气泡性能测试评价实验平台由气浮柱、原水分布单元、回流水分布单元、浮渣收集排出单元、离心泵、微气泡发生装置、激光粒度仪、计算机、压力表、流量计、阀门等组成。气浮柱主体筒体部分的结构为圆柱状或棱柱状,圆柱段分为多段且每段间用法兰连接。气浮柱主体结构优先采用透明度较高的有机玻璃材质,以便目视观测微气泡在气浮柱内生成、上升及其与悬浮颗粒(如固体颗粒、油滴等)接触粘附浮升的情况。气浮柱的顶部设有浮渣收集槽,原水入口位于浮渣收集槽下方并经分布单元尽可能均匀分布,分离后的悬浮颗粒-微气泡粘附体以及泡沫浮渣进入顶部浮渣收集槽内,由浮渣收集槽的底部出口排出。气浮柱底端采用锥形结构,以便于净化处理后的水排出或气浮柱排空,部分净化处理后的水自气浮柱下部回流到气浮柱内。在气浮柱原水入口与回流水入口之间的筒体壁面上,每隔一段距离设置一个取样口,以便于测试分析气浮柱不同高度处的净化处理效果。气浮柱的液体回流管路兼顾充当微气泡发生装置的液体流动管路,这样便可借助微气泡发生装置向回流水中注入大量微气泡而成为微气泡与水的气液混合物,然后通过回流水均布单元尽可能均匀分布在气浮柱内的下部轴向横截面上。在微气泡发生装置的连接管路两端均设有快速接头,便于不同种类微气泡发生装置的调整更换。微气泡发生装置可以是基于微孔介质发泡机理、液-气静态混合溶气机理或文丘里溶气机理而专门设计研制的微气泡发生器,也可以是直接采购的气液混合泵。本发明可用于对微气泡发生装置所产生的微气泡特性进行直接测试评价,此时使用自来水等透明液体介质,粒径测试取样口处于开启状态;也可用于对微气泡发生装置进行间接测试评价,此时主要借助气浮柱、基于污水气浮净化机理来进行,相应地需要关闭粒径测试取样口。
本发明的目的之一是提供一种有效兼顾微气泡性能测试评价、气浮净化处理性能测试评价等功能于一体,而且具有结构简单、测试方便、数据准确、性能稳定等特点的微气泡性能测试评价实验平台。
本发明微气泡性能测试评价实验平台所采取的技术方案是:
一种微气泡性能测试评价实验平台,其特点是:微气泡性能测试评价实验平台包括气浮柱、外排水流量调节闸阀、回流闸阀、微气泡发生装置、激光粒度仪、计算机、加样控制器和加药计量泵;气浮柱顶部设有浮渣收集槽,气浮柱侧壁设有原水分布单元和回流水分布单元入口接管,回流水分布单元位于气浮柱内部偏下处,气浮柱底部装有外排水流量调节闸阀和回流闸阀,回流闸阀连接微气泡发生装置,微气泡发生装置产生微气泡与水的气液混合物通过回流水分布单元注入气浮柱下部;微气泡粒径测试取样口通过取样管、加样控制器与激光粒度仪相连,激光粒度仪与计算机相连。
本发明微气泡性能测试评价实验平台还可以采用如下技术方案:
所述的微气泡性能测试评价实验平台,其特点是:气浮柱采用透明材质,主体筒状部分为空心圆柱或棱柱状,采用多段用法兰连接,气浮柱的底部为锥形结构,气浮柱筒体侧壁上每隔一定间距设置气浮柱取样口。
所述的微气泡性能测试评价实验平台,其特点是:浮渣收集槽顶部设有排气口,底部设有浮渣收集槽出口,以便排出气泡浮渣和富集杂质相。
所述的微气泡性能测试评价实验平台,其特点是:气浮柱高度为2.0~2.5m,内径为Ф240~260mm;浮渣收集槽高度为260~320mm;原水分布单元采用莲蓬头结构形式;回流水分布单元采用不锈钢绕丝管型结构形式。
所述的微气泡性能测试评价实验平台,其特点是:微气泡发生装置的连接管路两端设有快速接头;微气泡发生装置为基于微孔介质发泡机理、液-气静态混合溶气机理或文丘里溶气机理的微气泡发生器,回流闸阀由离心泵连接微气泡发生装置,或者为直接采购的气液混合泵;气体与液体流动管路上装有压力表和流量计。
本发明的目的之二是提供一种能够对各种微气泡发生技术及其对应产品的工作性能进行测试评价,其中至少包括对微气泡实施在线测试以得到微气泡粒径的量化分布;将不同粒径的微气泡与不同品质的污水混合,基于气浮净化机理,借助净化效果间接评价微气泡的质量,必要时得到一些影响变化规律;能够有效兼顾微气泡性能测试评价、气浮净化处理性能测试评价等功能于一体等特点的微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法。
本发明微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法所采取的技术方案是:
微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法,其特征是:测试评价包括微气泡的直接测试评价或间接测试评价,步骤如下:
关闭气浮柱底部的外排水流量调节闸阀和回流闸阀,经气浮柱顶部的原水分布单元向气浮柱中注入透明液体介质,将气体通过气体入口注入微气泡发生装置,然后开启气浮柱的回流液体调节管路,经微气泡发生装置产生的气液混合物通过回流水分布单元注入气浮柱;过程处于稳定平衡状态后,通过调节回流流量、入口气体压力和流量,对微气泡发生装置气液比、注气压力和注气压差参数进行调整,得到不同粒径分布的微气泡;
气浮柱采用透明材质的测试评价,首先可以目测甚至拍摄追踪气浮柱中某小股微气泡从下部浮升至顶部的过程,并用秒表记录过程所需的时间,借助Stokes公式推算微气泡平均粒径的大小,获得微气泡平均粒径大小的基准参照信息;当然,从气浮柱不同高度处的取样口接样,借助溶解氧测量仪对样品的溶解气含量进行测试,同时也可以对样品的释气量进行测试,以间接定性评价微气泡粒径分布情况;
需要实施微气泡粒径分布的在线直接测试评价时,开启激光粒度仪、计算机及加样控制器,打开粒径测试取样口,让样品沿取样管注入激光粒度仪,完成对微气泡粒径的在线测量;最终建立回流水流量、气液比、注气压力和注气压差参数与微气泡发生装置所产生微气泡粒径分布情况之间的影响规律;
需要进一步实施微气泡粒径分布的间接测试评价时,首先通过原水分布单元向气浮柱内注入污水,然后开启微气泡发生装置配套液体回流管路运行,将所产生的气液混合物通过回流水分布单元注入气浮柱内下部;通过调整气浮柱顶部的原水流量调节闸阀、底部的外排水流量调节闸阀、回流闸阀以及注入微气泡发生装置的入口气体压力和流量,即可实现对气浮水力停留时间、回流比以及微气泡发生装置气液比、注气压差参数的调整;观测并对比相同循环时间前后入口污水、不同高度的气浮柱取样口样品中污染物的含量和特性,得到微气泡粒径分布与净化效率之间的匹配关系。
本发明微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法还可以采用如下技术方案:
所述的微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法,其特点是:透明液体介质为自来水;实施微气泡粒径分布的在线直接测试评价时,开启激光粒度仪、计算机及加样控制器后,借助加样控制器将超纯水注入激光粒度仪进行测试元件的清洗,然后操作计算机配套安装的操作控制暨数据采集分析处理软件进行初始化,之后关闭加样控制器,接下来打开粒径测试取样口让样品沿取样管注入激光粒度仪。
所述的微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法,其特点是:微气泡发生装置选用的微气泡发生***,通过“微孔管剪切”与“旋流筛分”两个串联过程得到不同粒径的微气泡。
所述的微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法,其特点是:微气泡发生装置为管式微气泡发生器;微气泡发生器采用外腔布气-内腔走水式结构,水切向进入微气泡发生器在微孔管外形成旋流,剪切气流产生微气泡。
本发明具有的优点和积极效果是:
微气泡性能测试评价实验平台及其测试评价方法由于采用了本发明全新的技术方案,与现有技术相比,本发明至少具有如下优点或功效:
1、在原水为透明液体介质且循环流动的条件下,通过在透明气浮柱中目测追踪某一股微气泡从下部浮升至顶部特定高度段所用的时间,借助Stokes公式推算微气泡的平均粒径大小,从而对相关仪器的粒径测试值进行验证;可以借助溶解氧(DO)测量仪等仪器设备,对特定时间段内不同气浮柱高度取样口样品的溶解氧含量等进行测试,以间接评价所产生微气泡的质量;也可借助释气量测试***,对比分析不同微气泡发生技术转化生成微气泡所对应的气体有效利用率,间接评价所产生微气泡的质量。
2、在原水为透明液体介质且循环流动的条件下,借助激光粒度仪对所产生的微气泡直接进行实时在线测试,得到微气泡粒径大小的量化分布数据,这也是本发明的核心测试评价技术。激光粒度仪根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试其粒径分布,散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角,散射角的大小与颗粒的大小有关,而且散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。在不同的角度上测量散射光的强度,就可以得到样品的粒度分布。
3、借助气浮净化处理效果来间接评价微气泡的粒径分布情况。自气浮柱的上部注入含有悬浮颗粒(如固体颗粒、油滴等)的原水后,在关闭底部外排水阀的情况下,按照一定的回流比进行循环处理,并借助各种微气泡发生技术在回流液体中同步注入微气泡,通过对比特定回流循环时间前后出/入口污水、不同气浮柱高度取样口样品中污染物含量和特性(如含油量、油滴粒径分布等)的变化情况,间接评价所产生微气泡的质量。
4、能够直接用于对各种污水的气浮净化处理性能(包括药剂筛选)进行对比性测试评价,如石油石化工业含油污水、餐饮污水、带有粒径小/密度低有机颗粒杂质的市政低浓度二级出水,稍加改装后甚至可用于新型竖流气浮反应器工作性能与应用的实验研究。
附图说明
图1是本发明微气泡性能测试评价实验平台结构示意图;
图2为气浮柱的结构示意图。
图中:1-气浮柱、2-气浮柱取样口、3-浮渣收集槽出口、4-排气口、5-浮渣收集槽、6-回流水分布单元、7-原水分布单元、8-外排水流量调节闸阀、9-回流闸阀、10-离心泵、11-空气入口、12-微气泡发生装置、13-粒径测试取样口、14-激光粒度仪、15-计算机、16-加样控制器、17-压力表、18-流量计、19-原水流量调节闸阀、20-加药计量泵。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
参阅附图1和图2。
实施例1
一种微气泡性能测试评价实验平台,由气浮柱1、外排水流量调节闸阀8、回流闸阀9、离心泵10、微气泡发生装置12、激光粒度仪14、计算机15、加样控制器16、压力表17、流量计18、气体入口11、加药计量泵20等组成。在气浮柱1的顶部设有浮渣收集槽5,在气浮柱1侧壁设有回流水分布单元6和原水分布单元7,回流水分布单元6位于气浮柱1下部,微气泡发生装置12产生的微气泡与水气液混合物通过回流水分布单元6注入气浮柱1内的下部轴向横截面上。微气泡粒径测试取样口13通过取样管、加样控制器16与激光粒度仪14相连,激光粒度仪14与计算机15相连,后者安装有激光粒度仪14配套专用的操作控制暨数据采集分析处理软件。在气体与液体的各自流动管路上装配有必要的压力表17、流量计18、闸阀等。微气泡发生装置12的主体流动管路实际上兼顾充当了气浮柱1的回流液体调节管路,同时在微气泡发生装置12的连接管路两端均设有快速接头,便于不同种类微气泡发生装置的调整更换。微气泡发生装置12可以是基于微孔介质发泡机理、气-液静态混合溶气机理或文丘里溶气机理而专门设计研制的微气泡发生器,也可以是直接采购的气液混合泵商品如德国Edur泵、日本Nikuni泵、加拿大ONYXTM型微细气泡泵等。微气泡发生装置12需要回流管路和气体管路11并对其流量、压力进行测试,所产生的微气泡与水多相混合物通过回流水分布单元6回流到气浮柱1底部。当气浮柱1内液位保持一定高度时,关闭外排水流量调节闸阀8并停止通过原水分布单元7注入原水,可以开启并调节回流闸阀9和离心泵10,使部分回流水可以携带或不携带微气泡在管路中循环流动,并达到稳定平衡状态;也可以在开启部分外排水流量调节闸阀8的同时通过原水分布单元7注入相应流量的原水,同样使***达到稳定平衡状态。粒径测试取样口13通过取样管与激光粒度仪14相连接,可以酌情开启或关闭粒径测试取样口13以实现或停止微气泡粒径分布的在线直接测试:当使用自来水等透明液体流动介质时,可以打开粒径测试取样口13,实现微气泡粒径分布的在线直接测试;对微气泡发生装置12进行间接测试评价主要借助气浮柱、基于污水气浮净化机理来进行,此时需要关闭粒径测试取样口13,以免污水进入激光粒度仪14而附着在测试元件内壁,影响测量精度。需要指出的是,如果微气泡发生装置12系采用气液混合泵,因其自身具有流体泵送作用而可以省去使用离心泵9。激光粒度仪14可以选用模块化可拆卸性较强的规格型号,如美国麦克奇公司的S3500型激光粒度仪、日本岛津公司的SALD2100型激光粒度仪等。
气浮柱1的主体结构如图2所示,可以采用金属或非金属材质,本实施例采用透明度较高的有机玻璃材质,以便于目测微气泡的生成情况及其在气浮柱1内的上升情况。气浮柱1的主要筒体部分为空心圆柱状,高度在2.0~2.5m之间,内径在Ф240~260mm之间;为了方便直接拍摄气泡图像,气浮柱1的主要筒体部分也可以为棱柱状。气浮柱1的主要筒体部分采用多段法兰连接模式,以便于加工组装和维修保养,一般采用3段即可;气浮柱1的底部采用锥形结构以便于测试结束后及时进行排空处理;气浮柱1上端有高度为260~320mm的浮渣收集槽5。浮渣收集槽5顶部设有排气口4,以避免顶部浮渣收集槽5内气相空间的压力过高;底部设有浮渣收集槽出口3,以及时排出分离后的气泡浮渣和富集杂质相。在原水分布单元7与回流水分布单元6之间的气浮柱1筒体侧壁上,每隔150~220mm设置一个气浮柱取样口2,以便于取样观测气浮柱1内不同高度处的净化处理效果。原水分布单元7采用类似莲蓬头的结构形式,旨在尽可能均匀地实现原水在气浮柱1上部轴向横截面内的均匀分布;回流水分布单元6采用类似不锈钢绕丝管型回流水分布器的结构形式,旨在尽可能均匀地实现回流水在气浮柱1下部轴向横截面内的均匀分布。
实施例2
一种微气泡性能测试评价方法,参见实施例1。微气泡性能测试评价实验平台进行测试评价时,首先关闭气浮柱1底部的外排水流量调节闸阀8和回流闸阀9,经气浮柱1顶部的原水分布单元7向气浮柱1中注入自来水,当气浮柱1内液位到达一定高度时,将特定气体空气、氮气或天然气等通过气体入口11注入微气泡发生装置12,然后打开回流闸阀9并开启离心泵10,所产生的微气泡与水的气液混合物通过回流水分布单元6注入气浮柱1下部轴向横截面上。经过一段时间后,整个过程便可处于稳定平衡状态。可以通过调节回流闸阀9以及注入微气泡发生装置12的入口气体压力和流量,即可实现对微气泡发生装置12气液比、注气压力和注气压差等参数的变化调整,得到不同粒径分布的微气泡。如果气浮柱1采用透明材质,首先可以目测甚至数码高速摄像拍摄追踪气浮柱1中某一股微气泡从下部浮升至顶部特定高度段的完整过程,并用秒表记录整个过程所需的时间,借助Stokes公式推算微气泡平均粒径的大小,获得微气泡平均粒径大小的基准参照信息。当然,可以借助溶解氧DO测量仪等仪器设备,对特定时间段下气浮柱1不同高度处取样口所取样品的溶解氧含量等指标进行测试,同时也可以对样品的释气量进行测试,以间接定性评价微气泡粒径分布情况。
当需要进一步实施微气泡粒径分布的在线直接测试评价时,开启激光粒度仪14、计算机15及加样控制器16,借助加样控制器16将超纯水注入激光粒度仪14进行测试元件的清洗,然后操作计算机15配套安装的操作控制暨数据采集分析处理软件进行初始化,之后关闭加样控制器16。之所以进行上述操作的原因在于,激光粒度仪一般都配有一个加样控制器SDC,当测试液体中分散颗粒的粒径时,常常需要借助加样控制器将液体泵送至激光粒度仪内。但对于微气泡这类极其敏感脆弱、在水中不断运动且停留时间较短的颗粒介质而言,加样控制器的负面作用反而较大。为此,测试时关闭加样控制器16,将特定规格型号激光粒度仪14的样品入口管与微气泡发生装置12的取样管直接进行连接,打开粒径测试取样口13,将特定规格型号激光粒度仪14的样品入口管与微气泡发生装置12的取样管直接进行连接,借助微气泡发生装置12管路***的已有压力使样品进入规格型号激光粒度仪14,在此基础上借助激光粒度仪自身配备的现代化操作界面和数据分析处理软件完成对粒径分布的直接在线测量。通过改变气浮水力停留时间、气浮回流比以及微气泡发生装置12气液比、注气压力、注气压差等参数,可以得到微气泡最优粒径分布情况下的配套运行参数组合,从而实施微气泡粒径分布的间接测试评价。
当需要进一步实施微气泡粒径分布的间接测试评价时,关闭激光粒度仪14、计算机15及粒径测试取样口13;暂停微气泡发生装置12配套液体回流管路的运行,通过外排水流量调节闸阀8排空气浮柱1中的自来水。然后关闭外排水流量调节闸阀8,首先通过原水分布单元7向气浮柱1内注入一定量的污水,然后恢复微气泡发生装置12配套液体回流管路的运行,将所产生的微气泡与水气液混合物通过回流水分布单元6注入气浮柱1内下部。通过调整气浮柱1顶部的原水流量调节闸阀19、底部的外排水流量调节闸阀8、回流闸阀9以及注入微气泡发生装置12的入口气体压力和流量,即可实现对气浮水力停留时间、气浮回流比以及微气泡发生装置12气液比、注气压力、注气压差等参数的变化调整。观测并对比相同循环时间前后出/入口污水、气浮柱1不同高度处气浮柱取样口2样品中污染物的含量和特性如含油量、油滴粒径分布等,实现对微气泡发生装置12工作特性以及微气泡粒径分布的间接测试评估,得到微气泡粒径分布与净化效率之间的匹配关系。显然,基于该测试评价实验平台还可进行各种污水气浮净化处理性能包括浮选剂的筛选的对比性测试评估,稍加改装后甚至可用于新型竖流气浮反应器工作性能与应用的实验研究,具体操作过程这里不再赘述。
本实施例微气泡发生装置12选用的微气泡发生***,是通过“微孔管剪切”与“旋流筛分”两个串联过程得到特定粒径微气泡的。待调整完试验参数,整个微气泡发生装置12稳定运行后,打开粒径测试取样口13,让样品沿取样管注入美国麦克奇公司的S3500型激光粒度仪14,通过操作计算机15配套安装的MicrotracFLEX测控***软件,完成对微气泡粒径的直接在线测量。测试结果表明,在不同试验参数下,该***所产生微气泡粒径集中在50-100μm之间;当***在较佳试验参数组合下连续运行时,产生微气泡平均粒径为56.67μm,且测试结果波动较小。
实施例3
一种微气泡性能测试评价方法,参见实施例1。微气泡性能测试评价实验平台进行测试评价时,与实施例2不同的是微气泡发生装置12使用的是管式微气泡发生器。该微气泡发生器采用“外腔布气-内腔走水”式结构,水切向进入微气泡发生器在微孔管外形成旋流,剪切气流产生微气泡。本实施例不仅进行了所产生微气泡的平均粒径的直接在线测试评价,还进行了含油污水气浮除油效果测试评价,微气泡平均粒径的测试与实施例2相同。为测试气浮除油效果,在处理前后分别从气浮柱取样口2接样,选用红外测油仪对处理前后水中的含油量进行测试,同时还加入聚合氯化铝PAC作为药剂。测试结果表明,在不同试验参数下,管式微气泡发生器所产生微气泡粒径集中在20-70μm之间;当入***油污水中含油量在800-1400mg/L之间、PAC浓度为25mg/L,微气泡发生器在最优试验参数下进行气浮除油试验,除油率可以达到80%以上。
本实施例能够对各种微气泡发生技术及其对应产品的工作性能进行测试评价,其中至少包括对微气泡实施在线测试以得到微气泡粒径的量化分布;将不同粒径的微气泡与不同品质的污水混合,基于气浮净化机理,借助净化效果间接评价微气泡的质量,必要时得到一些影响变化规律。本实施例能够有效兼顾微气泡性能测试评价、气浮净化处理性能测试评价等功能于一体,而且具有结构简单、测试方便、数据准确、性能稳定等特点。
Claims (9)
1.一种微气泡性能测试评价实验平台,其特征是:微气泡性能测试评价实验平台包括气浮柱(1)、外排水流量调节闸阀(8)、回流闸阀(9)、微气泡发生装置(12)、激光粒度仪(14)、计算机(15)、加样控制器(16)和加药计量泵(20);气浮柱(1)顶部设有浮渣收集槽(5),气浮柱(1)侧壁设有原水分布单元(7)和回流水分布单元(6)入口接管,回流水分布单元(6)位于气浮柱(1)内部偏下处,气浮柱(1)底部装有外排水流量调节闸阀(8)和回流闸阀(9),回流闸阀(9)连接微气泡发生装置(12),微气泡发生装置(12)产生微气泡与水的气液混合物通过回流水分布单元(6)注入气浮柱(1)下部;微气泡粒径测试取样口(13)通过取样管、加样控制器(16)与激光粒度仪(14)相连,激光粒度仪(14)与计算机(15)相连。
2.根据权利要求1所述的微气泡性能测试评价实验平台,其特征是:气浮柱(1)采用透明材质,主体筒状部分为空心圆柱或棱柱状,采用多段用法兰连接,气浮柱(1)的底部为锥形结构,气浮柱(1)筒体侧壁上每隔一定间距设置气浮柱取样口(2)。
3.根据权利要求1所述的微气泡性能测试评价实验平台,其特征是:浮渣收集槽(5)顶部设有排气口(4),底部设有浮渣收集槽出口(3),以便排出气泡浮渣和富集杂质相。
4.根据权利要求1所述的微气泡性能测试评价实验平台,其特征是:气浮柱(1)高度为2.0~2.5m,内径为Ф240~260mm;浮渣收集槽(5)高度为260~320mm;原水分布单元(7)采用莲蓬头结构形式;回流水分布单元(6)采用不锈钢绕丝管型结构形式。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的微气泡性能测试评价实验平台,其特征是:微气泡发生装置(12)的连接管路两端设有快速接头;微气泡发生装置(12)为基于微孔介质发泡机理、液-气静态混合溶气机理或文丘里溶气机理的微气泡发生器,回流闸阀(9)由离心泵(10)连接微气泡发生装置(12),或者为直接采购的气液混合泵;气体与液体流动管路上装有压力表和流量计。
6.根据权利要求1所述微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法,其特征是:测试评价包括微气泡的直接测试评价或间接测试评价,步骤如下:
关闭气浮柱(1)底部的外排水流量调节闸阀(8)和回流闸阀(9),经气浮柱(1)顶部的原水分布单元(7)向气浮柱(1)中注入透明液体介质,将气体通过气体入口(11)注入微气泡发生装置(12),然后开启气浮柱(1)的回流液体调节管路,经微气泡发生装置(12)产生的气液混合物通过回流水分布单元(6)注入气浮柱(1);过程处于稳定平衡状态后,通过调节回流流量、入口气体压力和流量,对微气泡发生装置(12)气液比、注气压力和注气压差参数进行调整,得到不同粒径分布的微气泡;
气浮柱(1)采用透明材质的测试评价,首先可以目测甚至拍摄追踪气浮柱(1)中某小股微气泡从下部浮升至顶部的过程,并用秒表记录过程所需的时间,借助Stokes公式推算微气泡平均粒径的大小,获得微气泡平均粒径大小的基准参照信息;当然,从气浮柱(1)不同高度处的取样口(2)接样,借助溶解氧测量仪对样品的溶解气含量进行测试,同时也可以对样品的释气量进行测试,以间接定性评价微气泡粒径分布情况;
需要实施微气泡粒径分布的在线直接测试评价时,开启激光粒度仪(14)、计算机(15)及加样控制器(16),打开粒径测试取样口(13),让样品沿取样管注入激光粒度仪(14),完成对微气泡粒径的在线测量;最终建立回流水流量、气液比、注气压力和注气压差参数与微气泡发生装置(12)所产生微气泡粒径分布情况之间的影响规律;
需要进一步实施微气泡粒径分布的间接测试评价时,首先通过原水分布单元(7)向气浮柱(1)内注入污水,然后开启微气泡发生装置(12)配套液体回流管路运行,将所产生的气液混合物通过回流水分布单元(6)注入气浮柱(1)内下部;通过调整气浮柱(1)顶部的原水流量调节闸阀(19)、底部的外排水流量调节闸阀(8)、回流闸阀(9)以及注入微气泡发生装置(12)的入口气体压力和流量,即可实现对气浮水力停留时间、回流比以及微气泡发生装置(12)气液比、注气压差参数的调整;观测并对比相同循环时间前后入口污水、不同高度的气浮柱取样口(2)样品中污染物的含量和特性,得到微气泡粒径分布与净化效率之间的匹配关系。
7.根据权利要求6所述的微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法,其特征是:透明液体介质为自来水;实施微气泡粒径分布的在线直接测试评价时,开启激光粒度仪(14)、计算机(15)及加样控制器(16)后,借助加样控制器(16)将超纯水注入激光粒度仪(14)进行测试元件的清洗,然后操作计算机(15)配套安装的操作控制暨数据采集分析处理软件进行初始化,之后关闭加样控制器(16),接下来打开粒径测试取样口(13)让样品沿取样管注入激光粒度仪(14)。
8.根据权利要求6或7所述的微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法,其特征是:微气泡发生装置(12)选用的微气泡发生***,通过“微孔管剪切”与“旋流筛分”两个串联过程得到不同粒径的微气泡。
9.根据权利要求6或7所述的微气泡性能测试评价实验平台的测试评价方法,其特征是:微气泡发生装置(12)为管式微气泡发生器;微气泡发生器采用外腔布气-内腔走水式结构,水切向进入微气泡发生器在微孔管外形成旋流,剪切气流产生微气泡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510527197.9A CN105158126A (zh) | 2015-08-25 | 2015-08-25 | 一种微气泡性能测试评价实验平台及其测试评价方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510527197.9A CN105158126A (zh) | 2015-08-25 | 2015-08-25 | 一种微气泡性能测试评价实验平台及其测试评价方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105158126A true CN105158126A (zh) | 2015-12-16 |
Family
ID=54799062
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510527197.9A Pending CN105158126A (zh) | 2015-08-25 | 2015-08-25 | 一种微气泡性能测试评价实验平台及其测试评价方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105158126A (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107727423A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-23 | 中国农业大学 | 一种加氧滴灌用微纳米气泡发生器的性能测试与评价方法 |
CN108763623A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-11-06 | 哈尔滨理工大学 | 超声及旋流场下熔体中净化气泡瞬态传质模型构建方法 |
CN111797686A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-10-20 | 中南大学 | 基于时间序列相似性分析的泡沫浮选生产过程运行状态稳定度评估方法 |
CN111977747A (zh) * | 2019-05-22 | 2020-11-24 | 南京悠泉环保科技有限公司 | 一种水处理***和方法 |
CN113441100A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-09-28 | 西安近代化学研究所 | 一种声共振强化化学反应的装置及方法 |
CN113877450A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-01-04 | 中国环境科学研究院 | 一种用于黑臭水体治理的智能微纳米气泡发生装置 |
CN114112810A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 武汉理工大学 | 一种用于研究颗粒与气泡帘相互作用的实验装置 |
CN114383664A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-22 | 北矿机电科技有限责任公司 | 一种浮选气泡负载自动测量***及方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102730781A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-17 | 中国矿业大学 | 一种环流溶气共聚气浮***及工艺 |
CN103534014A (zh) * | 2011-05-27 | 2014-01-22 | M技术株式会社 | 微小气泡发生装置、微小气泡发生方法及使用了其的气液反应方法 |
CN104003460A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-27 | 北京石油化工学院 | 基于板式微孔介质发泡机理的微细气泡发生装置 |
CN203807204U (zh) * | 2014-04-25 | 2014-09-03 | 魏业鑫 | 微气泡过滤水质净化处理装置 |
CN204198454U (zh) * | 2014-11-14 | 2015-03-11 | 中国石油大学(北京) | 气浮除油实验装置 |
CN204324933U (zh) * | 2014-09-29 | 2015-05-13 | 北京石油化工学院 | 大流量水质气浮净化处理用微细气泡发生器 |
CN204469645U (zh) * | 2015-01-29 | 2015-07-15 | 于小波 | 一种气液混合装置 |
CN205015249U (zh) * | 2015-08-25 | 2016-02-03 | 中国海洋石油总公司 | 一种微气泡性能测试评价实验平台 |
-
2015
- 2015-08-25 CN CN201510527197.9A patent/CN105158126A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103534014A (zh) * | 2011-05-27 | 2014-01-22 | M技术株式会社 | 微小气泡发生装置、微小气泡发生方法及使用了其的气液反应方法 |
CN102730781A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-17 | 中国矿业大学 | 一种环流溶气共聚气浮***及工艺 |
CN203807204U (zh) * | 2014-04-25 | 2014-09-03 | 魏业鑫 | 微气泡过滤水质净化处理装置 |
CN104003460A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-27 | 北京石油化工学院 | 基于板式微孔介质发泡机理的微细气泡发生装置 |
CN204324933U (zh) * | 2014-09-29 | 2015-05-13 | 北京石油化工学院 | 大流量水质气浮净化处理用微细气泡发生器 |
CN204198454U (zh) * | 2014-11-14 | 2015-03-11 | 中国石油大学(北京) | 气浮除油实验装置 |
CN204469645U (zh) * | 2015-01-29 | 2015-07-15 | 于小波 | 一种气液混合装置 |
CN205015249U (zh) * | 2015-08-25 | 2016-02-03 | 中国海洋石油总公司 | 一种微气泡性能测试评价实验平台 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
佚名: "BIPTMBG-Ⅲ型微气泡发生器及其测试评价***", 《豆丁》 * |
范欣 等: "多相流泵溶气气浮中气泡粒径分布的实验研究", 《工程热物理学报》 * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107727423A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-23 | 中国农业大学 | 一种加氧滴灌用微纳米气泡发生器的性能测试与评价方法 |
CN108763623A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-11-06 | 哈尔滨理工大学 | 超声及旋流场下熔体中净化气泡瞬态传质模型构建方法 |
CN108763623B (zh) * | 2018-04-10 | 2021-09-07 | 哈尔滨理工大学 | 超声及旋流场下熔体中净化气泡瞬态传质模型构建方法 |
CN111977747A (zh) * | 2019-05-22 | 2020-11-24 | 南京悠泉环保科技有限公司 | 一种水处理***和方法 |
CN111797686A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-10-20 | 中南大学 | 基于时间序列相似性分析的泡沫浮选生产过程运行状态稳定度评估方法 |
CN111797686B (zh) * | 2020-05-29 | 2024-04-02 | 中南大学 | 基于时间序列相似性分析的泡沫浮选生产过程运行状态稳定度评估方法 |
CN113441100A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-09-28 | 西安近代化学研究所 | 一种声共振强化化学反应的装置及方法 |
CN113877450A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-01-04 | 中国环境科学研究院 | 一种用于黑臭水体治理的智能微纳米气泡发生装置 |
CN114112810A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 武汉理工大学 | 一种用于研究颗粒与气泡帘相互作用的实验装置 |
CN114383664A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-22 | 北矿机电科技有限责任公司 | 一种浮选气泡负载自动测量***及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105158126A (zh) | 一种微气泡性能测试评价实验平台及其测试评价方法 | |
Zhang et al. | Bubble characteristics of air–water bubbly jets in crossflow | |
Karpinska et al. | Towards a robust CFD model for aeration tanks for sewage treatment–a lab-scale study | |
Catrawedarma | Statistical characterization of flow structure of air–water two-phase flow in airlift pump–bubble generator system | |
Radaei et al. | Insights on pulsed bubble control of membrane fouling: Effect of bubble size and frequency | |
Aliyu et al. | Development of a dual optical fiber probe for the hydrodynamic investigation of a horizontal annular drive gas/liquid ejector | |
CN205015249U (zh) | 一种微气泡性能测试评价实验平台 | |
Majid et al. | On the performance of venturi-porous pipe microbubble generator with inlet angle of 20° and outlet angle of 12° | |
KR101010367B1 (ko) | 미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계 | |
Catrawedarma et al. | Statistical characterization of the flow structure of air-water-solid particles three-phase flow in the airlift pump-bubble generator system | |
Zhang et al. | Effect of SDS surfactant on gas-liquid flow and slug characteristics in slightly upward pipeline | |
Lee et al. | Experimental study on breakup mechanism of microbubble in 2D channel | |
Khoo et al. | Development of a cavitation susceptibility meter for nuclei size distribution measurements | |
Guet et al. | Bubble injector effect on the gaslift efficiency | |
Chen et al. | Modeling of Microbubble Flow and Coalescence Behavior in the Contact Zone of a Dissolved Air Flotation Tank Using a Computational Fluid Dynamics–Population Balance Model | |
Murakawa et al. | Measurement of liquid turbulent structure in bubbly flow at low void fraction using ultrasonic Doppler method | |
CN208500414U (zh) | 一种气浮装置 | |
Kitamura et al. | Breakup of jets in power law non‐newtonianndashnewtonian liquid systems | |
Levitsky et al. | A new bubble generator for creation of large quantity of bubbles with controlled diameters | |
Orfaniotis et al. | Experimental study of the fluidic mixing in a cylindrical reactor | |
Chanson et al. | Similitude of air entrainment at vertical circular plunging jets | |
Han et al. | Gas Dispersion Characteristics in a Novel Jet-Stirring Coupling Flotation Device | |
Kouhestani et al. | Study of 3D-printed pressure release nozzle for microbubble formation in full-scale dissolved air flotation (DAF) | |
Hamad et al. | Experimental measurements on the microbubble characteristics and dissolved oxygen (DO) in water using single and twin-Venturi type microbubble generators | |
Lu et al. | Dissolved oxygen transfer along falling water jets with developing surface disturbance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151216 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |