CN211025862U

CN211025862U - 微细气泡发生器及微细气泡发生装置

Info

Publication number: CN211025862U
Application number: CN201921315107.XU
Authority: CN
Inventors: 肖灿; 曹尉南
Original assignee: Hunan Yina Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Hunan Yina Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2029-08-14

Abstract

本实用新型属于水处理技术领域，涉及一种微细气泡发生器，该微细气泡发生器包括微孔装置、中空管、旋转接头、电机、动力输出轴、传动轴以及气泵；电机依次通过动力输出轴以及传动轴与微孔装置相连并驱动微孔装置绕传动装置的轴向转动；气泵依次通过旋转接头以及中空管与微孔装置相贯通并向微孔装置内部输入气体；微孔装置的表面设置有孔隙率不低于28％的微孔；微孔孔径是0.01‑2um；进入微孔装置内的气体经过微孔装置表面的微孔溢出形成粒径为5‑100um的气泡。本实用新型提供了一种能耗低、结构简单以及可在液相中能长期稳定的产生大量高密度的粒径均匀的微细气泡的微细气泡发生器。

Description

微细气泡发生器及微细气泡发生装置

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，涉及一种气泡发生装置，尤其涉及一种微细气泡发生器。

背景技术

细微气泡是指通过物理化学的方法将气体在液体中分散而形成的粒径在1-200um的气泡。微细气泡在污水处理、污泥浓缩、选矿、黑臭水体治理、保健等领域均有应用，其产生方式有加压溶气法、多相溶气泵法以及诱导法等。

加压溶气法的基本原理是：首先将空气或其它气体在一定压力作用下溶解于待处理的原水中，并达到过饱和状态，随后降低溶气水的压力，使溶解在其中的气体形成微细气泡。该方法设备组成较为复杂、运行能耗较高、设备占地面积较大。

多相溶气泵法使用多相溶气泵代替了传统加压溶气方法中的空压机、填料溶气罐等设备，在一台多相溶气泵内完成水增压、气体吸入、气体溶解剪切过程，泵出口的污水中已经含有大量的微细气泡。虽然多相溶气泵法的配置简单，运行维护容易，但其功耗和泵自身的成本问题不可忽视。试验研究还发现，多相溶气泵对原水存在着较强的剪切乳化作用，对于有些原水(如含油污水等)而言，这种剪切乳化的负面影响不容忽视，甚至会引起净化效率的大幅度降低。

诱导法分为机械诱导法和水力诱导法两种。机械诱导法也称叶轮旋切法，主要依靠电动机带动叶轮旋转，工作腔室所产生的负压环境致使气体自动进入，随后完成剪切以产生微气泡。该技术的主要缺点是微气泡粒径较大且不均匀，其应用场合受到严重限制。水力诱导法也称射流法，射流法的关键元器件是射流器或高速文丘里管，喉管段水流流速较高、压力较低，致使气体自动进入，随后完成剪切以产生微气泡。射流法产生的微气泡粒径较大，而且其效率受射流器或高速文丘里管出口孔径的影响较大，对进入喷嘴的水质和压力要求较为苛刻，较小的波动可能会对净化效率造成较大影响。

公告号是CN103193288B的实用新型专利，公开了一种污水气浮处理用微细气泡发生器，该专利采用的技术方案是：气体通过微孔管的微孔并受到旋转水流的不断冲刷剪切形成微气泡，水流携带形成的微气泡从出口管排出。该实用新型很难同时满足微细气泡粒径很均匀，气泡密度高和能耗低的三个要求，且微孔管的微孔内易生长微生物形成堵塞，从而限制该技术的应用。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种能耗低、结构简单以及可在液相中能长期稳定的产生大量高密度的粒径均匀的微细气泡的微细气泡发生器。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种微细气泡发生器，所述微细气泡发生器包括微孔装置、中空轴、旋转接头、马达、动力输出轴、传动轴以及气泵；所述马达通过传动装置驱动传动轴，传动轴与微孔装置相连并驱动微孔装置绕传动轴的轴向转动；所述气泵依次通过旋转接头以及中空轴与微孔装置相贯通并向微孔装置内部输入气体；所述微孔装置的表面设置有孔隙率不低于28％的微孔；所述微孔孔径是0.01-2um；进入微孔装置内的气体经过微孔装置表面的微孔溢出形成粒径为 5-100um的气泡。

作为优选，本实用新型所采用的微孔装置绕传动装置的轴向转动时，所述微孔装置的旋转速度为700-3000转/分钟。

作为优选，本实用新型所通过控制压力空气的流量使多孔管的内外压差维持在5000-20000pa。

作为优选，本实用新型所采用的传动轴为空心轴，所述传动轴是空心轴时，所述传动轴的一端与微孔装置相连，另一端与旋转接头连接，马达通过传动装置驱动传动轴旋转，传动轴驱动微孔装置绕传动轴的轴向旋转；所述微细气泡发生器还包括箱体；所述微孔装置置于箱体中；所述传动轴和/或中空管与箱体之间设置有轴承总成。

一种微细气泡发生装置，所述微细气泡发生装置包括一组或多组如前所记载的微细气泡发生器，所述微细气泡发生器是多组时，多组微细气泡发生器串联或并联。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下优点和效果：

本实用新型提供了一种微细气泡发生器，利用微孔管或微孔盘在液体中旋转，气体通过微孔管的过程中发生一次剪切，气体通过液体与微孔管的界面时，由于微孔管与液体的相对运动(或者叫速度梯度)，气体受到二次剪切，从而形成细微而且粒径较为均为的气泡，其中微孔介质的孔径是0.01-2um，孔隙率不低于28％，可采用的材质为钛合金、陶瓷、聚乙烯、氧化锆等的烧结材料；微孔管或微孔盘的旋转速度为700-3000转/分钟。所形成的气泡的粒径为5-100um。微孔管内外压差为5000-20000pa。本实用新型能有效地产生足够数量、尺寸均匀的微细气泡，完全能够满足工艺需要；因微孔介质表面与液体之间的高速相对运动，形成了强烈的自清洗作用，避免了因处理液体中杂物堵塞微孔管而带来的清理麻烦，能够实现长期稳定运行。当需要同样大小的剪切作用时，如果采用微孔管或微孔盘静止的方案，则需将液体的速度提高到很大的程度，将耗费很大的能量，而本实用新型只需克服液体的阻力，将大大降低能耗。本实用新型结构简单、紧凑，可有效节省空间，针对空间要求较高的工况极具应用优势，其运行费用低，易于推广普及。

附图说明

图1是本实用新型所提供的微细气泡发生器第一实施例结构示意图；

图2是本实用新型所提供的微细气泡发生器第二实施例结构示意图；

图3是本实用新型所提供的微细气泡发生器第三实施例结构示意图；

图4是本实用新型所提供的微细气泡发生器第四实施例结构示意图；

图5是基于本实用新型所提供的微细气泡发生器产生微细气泡的示意图；

其中：

1-动力输出轴；2-传动轴；3-微孔管；4-微孔盘；5-轴承总成；6-中空管；7-旋转接头；8- 压缩空气入口；9-箱体；10-主动轮；11-被动轮；12-电机；13-微细气泡。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

本实用新型首先提供了一种微细气泡发生方法，该微细气泡发生方法是将微孔管或微孔盘与中空轴一端连通，中空轴的另一端进入压力气体，使气体通过中空轴的内部进入微孔管或微孔盘的内腔，使用机械或者人工的方法使微孔管或盘在液相中绕轴做旋转运动，微孔管或微孔盘的孔隙率不低于28％，微孔管或微孔盘的微孔孔径是0.01-2um；形成的气泡的粒径为5-100um；微孔管的安装方式为轴向水平；微孔盘的安装方式为轴向垂直。微孔管或微孔盘与中空轴连接时两者的轴线重合或近似重合。

其中，微孔管3或微孔盘4是以钛合金、陶瓷、聚乙烯或氧化锆等材质的烧结微孔管3或烧结微孔盘4；微孔管3或微孔盘4的旋转速度为700-3000转/分钟；微孔管3或微孔盘4的内外压差是5000-20000pa。

同时，本实用新型基于如上方法，还提供了一种微细气泡发生器，微细气泡发生器包括微孔装置、中空管6、旋转接头7、电机12、动力输出轴1、传动轴2以及气泵；电机12依次通过动力输出轴1以及传动轴2与微孔装置相连并驱动微孔装置绕传动轴的轴向转动；气泵依次通过旋转接头7以及中空管6与微孔装置相贯通并向微孔装置内部输入气体；微孔装置的表面设置有孔隙率不低于28％的微孔；微孔孔径是0.01-2um；进入微孔装置内的气体经过微孔装置表面的微孔溢出形成粒径为5-100um的微细气泡13。微孔装置绕传动装置的轴向转动的旋转速度为700-3000转/分钟。微孔装置是微孔管3或微孔盘4；微孔管3或微孔盘4的内外压差是5000-20000pa。传动轴2是空心轴时，传动轴2的一端与微孔装置相连，另一端与旋转接头7连接，马达通过传动装置驱动传动轴2旋转，传动轴2驱动微孔装置绕传动轴2的轴向旋转；微细气泡发生器还包括箱体9；微孔装置置于箱体9中；传动轴2和(或)中空管6与箱体9之间设置有轴承总成5。

其中，旋转接头是一种在旋转状态下递送液体和气体介质的密闭连接装置，设有旋转端和固定端，固定端输入目标介质，旋转端与旋转体连接，并向旋转体输送目标介质。

另外，根据对处理效果要求的不同或工作流量需求的不同，本实用新型提供的微细气泡发生器可以采用串联或并联的方式组合，甚至可用于向原水中充氧，辅助强化好氧生化过程的进行。

实施例一：

如图1以及图5所示，本实用新型提供的微细气泡发生器包括传动轴2、旋转接头7、密封装置、与旋转接头7相贯通的且一端封闭的圆柱形的微孔管3。本实施例中传动轴2为实心轴，使用夹具、螺纹或焊接等方法将传动轴2与微孔管3的密封端连接，微孔管3的开口端以丝口或卡扣的形式与中空轴6的一端相连接，中空轴的另一端与旋转接头7的旋转端以丝口的形式连接，旋转接头7的固定端与气泵连接。传动轴2为水平安装。动力来源于电机12，电机12固定于箱体9上。电机12的动力输出轴1通过联轴器与实心的传动轴2相连接，传动轴2的另一端通过螺纹与微孔管3的封闭端相连接。微孔管3采用钛烧结管。微孔管3开口端通过螺纹与中空管 6相连通，中空管6另一端通过螺纹与旋转接头7连接。为了使微孔管3的转动更为稳定，使用轴承总成5承受力的作用。在实心轴的传动轴2、中空管6以及容器壁面接触处分别采用密封装置进行密封。动力输出轴1带动实心轴的传动轴2旋转，实心轴的传动轴2带动微孔管3以相同的角速度旋转，压缩气体通过旋转接头的固定端入口进入旋转接头7，随后再通过中空管6进入微孔管3，压缩气体在压力作用下通过微孔管3上微米级的孔隙，由于微孔管3与***的液体有很大的速度梯度，气体与微孔分离时外部的液体会对气体形成强烈的切割，从而形成大量微细气泡13，微气泡最后进入微孔管3周围液体中。

实施例二：

如图2所示，本实用新型提供的微细气泡发生器主要包括传动轴2、旋转接头7、密封装置、与旋转接头7相贯通的且一端封闭的圆盘状微孔盘4。本实施例中传动轴2为实心轴，使用夹具、螺纹或焊接等方法将传动轴2与微孔盘4的密封端连接，微孔盘4开口端以丝口或卡扣的形式与中空管6连接，中空管6另一端通过螺纹与旋转接头7连接，旋转接头7的固定端与气泵连接。传动轴2为竖直安装。动力来源于电机12，电机12固定于箱体9上。电机12的动力输出轴1通过联轴器与实心的传动轴2相连接，传动轴2的另一端通过螺纹与微孔盘4的封闭端相连接。微孔盘4采用钛烧结盘，微孔盘4开口端通过螺纹与中空管6连接，中空管6另一端通过螺纹与旋转接头7连接。为了使微孔盘4的转动更为稳定，使用轴承总成5承受力的作用。在中空管与容器壁面接触处采用密封装置(密封件，常规技术)进行密封。动力输出轴1带动实心轴的传动轴 2旋转，实心轴的传动轴2带动微孔盘4以相同的角速度旋转，压缩气体通过旋转接头的固定端进入旋转接头7，随后经中空管6进入微孔盘4，由于微孔盘4与***的液体有很大的速度梯度，外部的液体会对气泡形成强烈的再次切割，通过微孔盘4上微米级的孔隙后经微孔盘4与周围液体界面的剪切作用形成大量微细气泡13，微气泡最后进入微孔盘4周围液体中。

实施例三：

如图3所示，本实用新型提供的微细气泡发生器主要包括传动轴2、旋转接头7、密封装置、与中空管6相贯通的且一端封闭的圆柱形的微孔管3。本实施例中传动轴2为中空轴，中空轴穿过箱体9的部分采用机械密封；动力输出轴1依次通过联轴器、主动轮10以及被动轮11驱动传动轴2；传动轴2在箱体内的一端与微孔管3的开口端连接，传动轴2在箱体外的一端与旋转接头7的转动端连接，旋转接头7的固定端与压缩空气相连接；为了使微孔管3的转动更为稳定，可使用轴承将传动轴2固定。传动轴2为水平安装。中空轴2在箱体外的一端与旋转接头7的旋转端通过螺纹相连接，中空轴2的另一端通过螺纹与微孔管3的开口端相连接。电机固定于箱体9上，在中空传动轴上安装有从动皮带轮，动力输出轴1通过联轴器、主动皮带轮、从动皮带轮驱动中空传动轴2旋转。电机12通过动力输出轴1、联轴器皮带轮以及传动轴2驱动微孔管 3高速旋转。为了使微孔管3的转动更为稳定，使用轴承总成5承受力的作用。在传动轴2与箱体9采用密封装置密封。传动轴2带动微孔管3以相同的角速度旋转，压缩气体通过旋转接头的固定端进入旋转接头7，经传动轴2进入微孔管3，由于微孔管3与***的液体有很大的速度梯度，外部的液体会对气泡形成强烈的再次切割，气体通过微孔管3上微米级的孔隙后经微孔管 3与周围液体界面的剪切作用形成大量微细气泡13，微气泡最后进入微孔管3周围液体中。本例采用电机的型号转速以及微孔管3所采用的材料与实施例一中的相同。

实施例四：

如图4所示，本实用新型提供的微细气泡发生器主要主要包括传动轴2、旋转接头7、密封装置、与中空传动轴2相贯通的且一端封闭的圆盘状微孔盘4。本实施例中传动轴2为中空轴，中空轴穿过箱体9的部分采用机械密封；动力输出轴1依次通过联轴器、主动轮10以及被动轮 11驱动传动轴2；传动轴2在箱体外的一端与旋转接头7的转动端连接，旋转接头7的固定端与压缩空气相连接；为了使微孔盘4的转动更为稳定，可使用轴承将传动轴2固定。传动轴2为竖直安装。旋转接头上的固定端为压缩空气入口8，旋转接头7的旋转端通过螺纹与中空传动轴2 一端相连接，中空传动轴2的另一端通过螺纹与微孔盘4的开口端相连接。电机固定于箱体9 上，在传动轴2上装有从动皮带轮，动力输出轴1通过联轴器、皮带、主动轮、从动轮驱动传动轴2。电机12通过动力输出轴1、皮带传动以及传动轴2驱动微孔盘4高速旋转。为了使微孔盘4的转动更为稳定，使用轴承总成5承受力的作用。传动轴2带动微孔盘4以相同的角速度旋转，压缩气体通过转动接头上的固定端的压缩空气入口8进入旋转接头7，经中空管6进入微孔盘4，由于微孔盘4与***的液体有很大的速度梯度，气体通过微孔盘4上微米级的孔隙后经微孔盘4与周围液体界面的剪切作用形成大量微细气泡13，微气泡最后进入微孔盘4周围液体中。本例采用电机的型号转速以及微孔盘4所采用的材料与实施例二中的相同。

上述实施例仅用于说明本实用新型，其中微孔管3或微孔盘4的孔隙大小、孔隙率、微孔管3或微孔盘4内外压差、微孔管3或微孔盘4的旋转速度等因素会直接影响到微细气泡的形成效果。此外，还可以通过改变整个微细气泡发生器尤其是微孔管3的长度、采用两个或多个串联工作等方式来增加产生微细气泡的数量；而对于同种类型规格的微细气泡发生器，则可以通过两个或多个并联工作等方式来满足微细气泡数量的要求。

显然，当气源气体为空气或其他含氧量更高的气体时，该新型微细气泡发生器还可以用于向液体中充氧。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，本领域技术人员依据申请文件公开的技术理念，对本实用新型实施例进行的各种改动或变型，都并未脱离本实用新型的精神实质和涵盖范围。

Claims

1.一种微细气泡发生器，其特征在于：所述微细气泡发生器包括微孔装置、中空管(6)、旋转接头(7)、电机(12)、动力输出轴(1)、传动轴(2)以及气泵；所述电机(12)依次通过动力输出轴(1)以及传动轴(2)与微孔装置相连并驱动微孔装置绕传动装置的轴向转动；所述气泵依次通过旋转接头(7)以及中空管(6)与微孔装置相贯通并向微孔装置内部输入气体；所述微孔装置的表面设置有孔隙率不低于28％的微孔；所述微孔孔径是0.01-2um；进入微孔装置内的气体经过微孔装置表面的微孔溢出形成粒径为5-100um的气泡。

2.根据权利要求1所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述旋转接头(7)上设置有压缩空气入口(8)，所述压缩空气入口(8)与中空管(6)相贯通；所述气泵通过压缩空气入口(8)向中空管(6)中输入气体。

3.根据权利要求2所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述微孔装置绕传动装置的轴向转动时，所述微孔装置的旋转速度为700-3000转/分钟。

4.根据权利要求1-3任一项所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述微孔装置是微孔管(3)或微孔盘(4)；所述微孔管(3)或微孔盘(4)的内外压差是5000-20000pa。

5.根据权利要求4所述的微细气泡发生器，其特征在于：所述传动轴(2)是实心轴或空心轴；所述传动轴(2)是实心轴时，所述传动轴(2)以及中空管(6)分别与微孔装置相连；所述传动轴(2)是空心轴时，所述传动轴(2)套装在中空管(6)外部并分别与微孔装置相连；所述微细气泡发生器还包括箱体(9)；所述微孔装置置于箱体(9)中；所述传动轴(2)和/或中空管(6)与箱体(9)之间设置有轴承总成(5)。

6.一种微细气泡发生装置，其特征在于：所述微细气泡发生装置包括一组或多组如前所记载的微细气泡发生器，所述微细气泡发生器是多组时，多组微细气泡发生器串联或并联。