CN112957936A - 一种新型微纳米气泡发生装置 - Google Patents

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莫丹
胡正国
徐瑚珊
王玥
梁文军
曹旭峰
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Abstract

本发明涉及一种新型微纳米气泡发生装置，包括微纳米气泡水制作部，所述的微纳米气泡水制作部包括外管和内管，所述的外管和内管均为空心管，所述的内管位于外管的空腔内，所述的内管最大外径小于外管的最小内径，所述的内管为核孔膜管，在内管的一端和/或两端设有进气口，在进气口的一侧设有气源部件，气源部件的出气口与内管连接，在外管上开设有高压进水口和出水口，高压进水口处设有高压进水组件。将核孔膜管运用到微纳米气泡发生装置上，流出管外的气体形成微纳米气泡，并从管壁上分离，管外高速流过的剪切流把气泡带走，形成气液混合流，产生的微纳米气泡的直径小，单位体积内的微纳米气泡的数量多，氧利用效率高，降低了能耗，提高了除污效率。

Description

一种新型微纳米气泡发生装置
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种新型微纳米气泡发生装置。
背景技术
通常把直径在10至几十微米的气泡叫做微米气泡，把直径在数百纳米以下的气泡叫纳米气泡，把直径存在于两者之间的气泡称为微纳米气泡。相比传统的高压溶解减压发泡方式，微纳米气泡发生装置形成的气泡尺寸小、表面积大、吸附效率高、在水中上升的速度慢，在水中停留的时间长，因此，被广泛运用在水处理、水产养殖领域。
现有制备微纳米气泡的方法主要有：超声波方式、加压溶解方式、电解方式气液旋断方式等。但是，这些方式所制备的微纳米气泡的气泡直径和数量上受到一定的限制，其氧利用率相对较低，能耗大。介于此，现有的微纳米发生装置已经无法满足市场需求。
发明内容
本发明提供一种新型微纳米气泡发生装置，有效解决了现有微纳米气泡发生装置所产生的气泡直径大、单位体积内气泡数量少、氧气利用率低、能耗高等技术问题。
本发明提供一种新型微纳米气泡发生装置，包括微纳米气泡水制作部，所述的微纳米气泡水制作部包括外管和内管，所述的外管和内管均为空心管，所述的内管位于外管的空腔内，所述的内管最大外径小于外管的最小内径，所述的内管为核孔膜管，在内管的一端和/或两端设有进气口，在进气口的一侧设有气源部件，气源部件的出气口与内管连接，在外管上开设有高压进水口和出水口，高压进水口处设有高压进水组件。
优选的，所述的内管外壁不与外管内壁接触，即内管悬空在外管的空腔内。
优选的，所述的内管与外管同轴心设置，所述的内管和外管的横截面为圆形。
优选的，所述的内管为两根以上。
优选的，所述的内管之间有空隙，所述的内管外壁与外管内壁之间有空隙。
优选的，所述的内管包括支撑层和核孔膜层，所述的核孔膜层热压复合在支撑层上，所述的核孔膜层上均匀分布有孔道。
优选的，所述的核孔膜层的厚度为5-150微米；孔道的直径为0.01-40微米；孔密度为1×104个/平方厘米-5×109个/平方厘米。
优选的，所述的外管为PVC管或金属管。
优选的，所述的高压进水组件包括进水管、固定阀一和增压进水泵，所述的进水管的进水端与增压进水泵连接，所述的进水管的出水端与外管的高压进水口连接，所述的固定阀一将进水管与外管固定连接。
优选的，所述的出水口处设有出水管和固定阀二，所述的固定阀二将出水管与外管固定连接，所述的出水口的出水端与水池或水箱连接。
本发明提供一种新型微纳米气泡发生装置，将核孔膜管运用到微纳米气泡发生装置上，产生的微纳米气泡的直径小，单位体积内的微纳米气泡的数量多，氧利用效率高，降低了能耗，提高了除污效率。
本发明通过微纳米气泡水制作部的设置，向内管充气，内管外壁与外管内部之间通过高压进水组件进水，形成气液混合体，由于内管采用核孔膜管，利用核孔膜孔径均一、密度高等特点，在气液混合的过程中，能够产生小直径的微纳米气泡，且数量很多。内管进气，核孔膜管表面产生微气泡，内管与外管高压进水，管内高速流过的液体将核孔膜管表面形成的微气泡及时带走，从出水口混合流出，形成微纳米气泡水。本装置利用表面张力、浮力、惯性力的综合作用，流出管外的气体形成微纳米气泡，并从管壁上分离，管外高速流过的剪切流把气泡带走，形成气液混合流。
进气口可以根据需要设置在内管的一端或两端，进气口和高压进水口设置在不同端的情况下，管外高速流过的剪切流最大，能够快速将微纳米气泡从管壁上分离开，效果最佳。内管与外管不接触，能够保证内管产出的气泡最多，液体与气体混合均匀，单位体积内产生的微纳米气泡数量多，且气泡的大小均匀；内管设置两根以上，能够根据应用环境进行设置，满足大区域水域的治疗，污水净化效率高。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明核孔膜管剖切结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
具体实施例一
如附图1-2所示，本发明提供一种新型微纳米气泡发生装置，包括微纳米气泡水制作部1，所述的微纳米气泡水制作部包括外管11和内管12，所述的外管和内管均为空心管，所述的内管位于外管的空腔内，所述的内管最大外径小于外管的最小内径，即外管和内管之间留有便于液体通过的空隙，所述的内管为核孔膜管，在内管的一端和/或两端设有进气口13，即进气口可以设置在内管的一端，或者两端都设置，具体的设置方式可以根据应用场景设置，在进气口的一侧设有气源部件6，气源部件的出气口与内管连接，气源部件其可以是风机或空气压缩机，风机或空气压缩机向内管充气，在外管上开设有高压进水口14和出水口15，高压进水口处设有高压进水组件2，进水口和出水口的方向可以是多角度、对方位的，具体可以根据产品需求调整。在本实施例中，优选的方案是在进气口和进水口分别位于微纳米气泡水制作部的两端。
开启风机，核孔膜管外表面产生微纳米气泡，打开高压进水组件，高压水流流入内管，管内高速流过的液体将内管表面形成的微纳米气泡及时带走，从出水口混合流出，形成微纳米气泡水。
上述的高压进水组件2包括进水管21、固定阀一22和增压进水泵23，所述的进水管的进水端与增压进水泵连接，所述的增压进水泵能够满足一定流速的水泵即可，例如管道泵，自吸泵，增压泵，隔膜泵，潜水泵等。所述的进水管的出水端与外管的高压进水口连接，所述的固定阀一将进水管与外管固定连接。所述的增压进水泵上设有调节阀，可以根据气液比调解进水压力值。本装置还包括出水管3和固定阀二4，所述的固定阀二将出水管与外管固定连接，所述的出水口的出水端与水池或水箱5连接，新型微纳米气泡发生装置可以是出水口直接泡在水池或者水箱内，也可以是整个装置置于水池或者水箱内。
核孔膜管为管式膜，内管12即管式核孔膜管包括支撑层121和核孔膜层122，所述的核孔膜层热压复合在支撑层上，所述的核孔膜层设置在支撑层的内和/或外侧，即核孔膜层可以设置在支撑层的内侧或外侧或内外两侧均设置，可以根据产品的需要来确定，所述的核孔膜层上均匀分布有孔道。核孔膜层的厚度为5-150微米；孔径为0.01-40微米；孔密度为1×104个/平方厘米-5×109个/平方厘米，核孔膜层的材料选自PET、PC、PP、PVDF、PTFE或PI中一种，支撑层为无纺布，无纺布由PP、PET或PE制得，所述的外管为PVC管或金属管。所述的内管外壁不与外管内壁接触，即内管悬空在外管的空腔内，所述的内管与外管同轴心设置，所述的内管和外管的横截面为圆形。内管外壁与外管内壁之间有空隙，能够保证水流快速流过，水流对内管外壁的气泡施加剪切力，能够把内管产生的气泡及时带走，形成气液混合流。
具体实施例二
与实施例一不同的是内管根数的不同，在本实施例中，内管为两根以上，内管的数量可以根据实际需要来确定，根数越多，气量越大，各内管呈串联排置，且各内管之间有空隙，所述的内管外壁与外管内壁之间有空隙，在本实施例中，优选的，所述内管之间等距平行设置，相邻两根内管之间的间距大于等于10毫米，两根内管之间保持一定的间距，内管与外管之间保持一定间距，能够更好的产出微纳米气泡，内管的管内径大于5毫米，管壁厚度大于等于10微米。
本发明提供一种新型微纳米气泡发生装置，将核孔膜管运用到微纳米气泡发生装置上，产生的微纳米气泡的直径小，单位体积内的微纳米气泡的数量多，氧利用效率高，降低了能耗，提高了除污效率。
本发明通过微纳米气泡水制作部的设置，向内管充气，内管外壁与外管内部之间通过高压进水组件进水，形成气液混合体，由于内管采用核孔膜管，利用核孔膜孔径均一、密度高等特点，在气液混合的过程中，能够产生小直径的微纳米气泡，且数量很多。内管进气，核孔膜管表面产生微气泡，内管与外管高压进水，管内高速流过的液体将核孔膜管表面形成的微气泡及时带走，从出水口混合流出，形成微纳米气泡水。本装置利用表面张力、浮力、惯性力的综合作用，流出管外的气体形成微纳米气泡，并从管壁上分离，管外高速流过的剪切流把气泡带走，形成气液混合流。
进气口可以根据需要设置在内管的一端或两端，进气口和高压进水口设置在不同端的情况下，管外高速流过的剪切流最大，能够快速将微纳米气泡从管壁上分离开，效果最佳。内管与外管不接触，能够保证内管产出的气泡最多，液体与气体混合均匀，单位体积内产生的微纳米气泡数量多，且气泡的大小均匀；内管设置两根以上，能够根据应用环境进行设置，满足大区域水域的治疗，污水净化效率高。
本装置产生的微纳米气泡具有许多优于普通气泡的特性，以其优秀的增氧能力、良好的气浮效果和强氧化性广泛地应用于水处理工艺中，并在应用过程中表现出占地小、投资小、操作简便、无污染等优势。在水处理领域中，微纳米气泡用于处理水中的有机物、氮磷以及有毒有害物质等，进而有效地改善水体水质。
根据浮力原理可知，在液体中气泡的体积越大，相应所受到的浮力就越大，气泡的直径增加，所受到的浮力也随之增加，上升速度也随之加快。微纳米气泡由于自身体积小，在水中所受到的浮力要远远小于普通气泡在水中所受到的浮力，所以微纳米气泡的上浮速度缓慢，在水中停留的时间更长，水处理能力更强。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型微纳米气泡发生装置，其特征在于：包括微纳米气泡水制作部(1)，所述的微纳米气泡水制作部包括外管(11)和内管(12)，所述的外管和内管均为空心管，所述的内管位于外管的空腔内，所述的内管最大外径小于外管的最小内径，所述的内管为核孔膜管，在内管的一端和/或两端设有进气口(13)，在进气口的一侧设有气源部件(6)，气源部件的出气口与内管连接，在外管上开设有高压进水口(14)和出水口(15)，高压进水口处设有高压进水组件(2)。
2.如权利要求1所述的新型微纳米气泡发生装置，其特征在于：所述的内管外壁不与外管内壁接触，即内管悬空在外管的空腔内。
3.如权利要求1所述的新型微纳米气泡发生装置，其特征在于：所述的内管与外管同轴心设置，所述的内管和外管的横截面为圆形。
4.如权利要求1所述的新型微纳米气泡发生装置，其特征在于：所述的内管为两根以上。
5.如权利要求4所述的新型微纳米气泡发生装置，其特征在于：所述的内管之间有空隙，所述的内管外壁与外管内壁之间有空隙。
6.如权利要求1所述的新型微纳米气泡发生装置，其特征在于：所述的内管(12)包括支撑层(121)和核孔膜层(122)，所述的核孔膜层热压复合在支撑层上，所述的核孔膜层上均匀分布有孔道。
7.如权利要求6所述的新型微纳米气泡发生装置，其特征在于：所述的核孔膜层的厚度为5-150微米；孔道的直径为0.01-40微米；孔密度为1×104个/平方厘米-5×109个/平方厘米。
8.如权利要求1所述的新型微纳米气泡发生装置，其特征在于：所述的外管为PVC管或金属管。
9.如权利要求1所述的新型微纳米气泡发生装置，其特征在于：所述的高压进水组件(2)包括进水管(21)、固定阀一(22)和增压进水泵(23)，所述的进水管的进水端与增压进水泵连接，所述的进水管的出水端与外管的高压进水口连接，所述的固定阀一将进水管与外管固定连接。
10.如权利要求1所述的新型微纳米气泡发生装置，其特征在于：所述的出水口处设有出水管(3)和固定阀二(4)，所述的固定阀二将出水管与外管固定连接，所述的出水口的出水端与水池或水箱(5)连接。
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