一种用于溶气气浮的高效水力空气溶气装置的制作方法

本发明涉及环保水处理领域，特别是一种用于溶气气浮的高效水力空气溶气装置。

背景技术：

气浮工艺在污水处理中应用相当广泛，它既可以作为水处理系统中预处理装置，将水中的油类物质、悬浮物、胶体、甚至藻类物质通过气浮的方法去除，又可以用于水处理过程中其他地方，去除水中的悬浮物以保证后续设备或工艺的稳定运行，还可以用在造纸和选矿工业，回收有价值的物质。它的原理就是利用空气气泡粘附在污染物上，产生与水的比重差，在浮力的作用下，使水与污染物物理分离的一种分离技术。

目前应用最为广泛的是部分溶气气浮工艺（DAF），但普遍存在以下几个问题：1）回流流量偏大，一般都在25～50%之间，回流加压泵的能耗较高；2）压缩空气的利用率较低，即空气的溶解效率较低，压缩空气消耗量大；3）溶气罐出水夹带未溶解的空气，它们直接进入气浮池容易破坏气浮池的分离效果，出水水质波动较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于溶气气浮的高效水力空气溶气装置，主要解决上述现有技术所存在的技术问题，其动力消耗低、溶气方式简单和溶气效率高，回流比可调、自动控制运行。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于溶气气浮的高效水力空气溶气装置，其特征在于:它包括回流加压泵、溶气罐、水力空气混合器、压缩空气进气控制阀；其中：

气浮池或气浮塔出水管上的回流管通过回流加压泵连接到溶气罐的溶气水入口，该溶气水入口与安装在溶气罐内顶部的水力空气混合器的入口相连；该溶气罐的顶部还开有通过压缩空气管道与压缩空气进气控制阀相连接的管口；该水力空气混合器具有将产生的高速水流射向下方混合喉管的喷嘴，该喷嘴和喉管的交界处开有若干个与外部相通的用于吸入溶气罐上部的压缩空气的进气孔；该喉管下段的扩散口下方设置分水器；该溶气罐底部设置将向下流动的溶气水流到底部排出的排出口，该排出口通过出水管连接到溶气释放装置。

所述用于溶气气浮的高效水力空气溶气装置，其特征在于:它还包括用于控制水流在溶气罐中下降的速度和停留时间的液位控制单元；该液位控制单元包括安装在溶气罐上的液位计液位计和设置在溶气罐出水管上的控制阀门。

所述的用于溶气气浮的高效水力空气溶气装置，其特征在于:该液位控制单元控制水流在溶气罐中下降的速度在50～150m³/m²/h，停留时间在2～5min之间。

所述的用于溶气气浮的高效水力空气溶气装置，其特征在于:该压缩空气管道上设置有压缩空气进气控制阀。

所述的用于溶气气浮的高效水力空气溶气装置，其特征在于:该溶气罐内安装一个或多个标准规格水力空气混合器。

所述的用于溶气气浮的高效水力空气溶气装置，其特征在于:该混合器的分水器的外径大于扩散口直径的1倍以上。

本发明具有如下优点：

1、本发明装置利用压缩空气在一定的压力下溶于水的特性，在溶气罐中利用射流原理将压缩空气与压力溶气水充分混合，多次接触达到饱和的目的，并保证在溶气罐中溶气水和不溶解的空气彻底分离，使流出溶气罐的溶气水不夹带任何不溶解的气泡。

2、本发明装置的溶气水源为气浮的部分出水经回流加压泵加压的出水；饱和的溶气水从溶气罐的底部流出后送到溶气释放装置，溶气水经释放器突然减压后，溶于水中的空气迅速释放出来，形成无数微小的气泡（30～50μm）与待处理的原水均匀混合，然后一起进入气浮池（塔），并粘附在污染物颗粒上，在气浮池中实现污染物与水的分离。

3、本发明为了保证空气和溶气之后的溶气水彻底分离，在溶气罐中必须保持相对恒定的液位和溶气水在罐中的停留时间。为此，还设置一套恒液位控制单元。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、回流加压泵；2、回流流量计；3、溶气罐；4、水力空气混合器；5、喷嘴；6、喉管；7、进气口；8、扩散管；9、分水器；10、液位计；11、液位控制阀；12、压力释放器；13、压缩空气进气控制阀。

具体实施方式

请参阅图1，本发明公开了一种用于溶气气浮的高效水力空气溶气装置。如图所示：它包括回流加压泵1、溶气罐3、水力空气混合器4、液位计10、压缩空气进气控制阀13；其中：气浮池或气浮塔出水管上的回流管通过回流加压泵1（和回流流量计2）连接到溶气罐3的溶气水入口，该溶气水入口与安装在溶气罐3内顶部的水力空气混合器4的入口相连；该溶气罐3的顶部还开有通过压缩空气管道与压缩空气进气控制阀13相连接的管口；该水力空气混合器4具有将产生的高速水流射向下方混合喉管6的喷嘴5，该喷嘴5和喉管6的交界处开有若干个与外部相通的用于吸入溶气罐3上部的压缩空气的进气孔7；该喉管6下段的扩散口8下方设置分水器9；该溶气罐3下方设置将向下流动的溶气水流到底部排出的排出口，该排出口通过出水管连接到溶气释放装置12。

本发明还包括用于控制水流在溶气罐3中下降的速度和停留时间的液位控制单元；为保证空气和溶气之后的溶气水彻底分离，在溶气罐3中必须保持相对恒定的液位和水在溶气罐中的停留时间。为此，设置一套恒液位控制单元。该液位控制单元包括安装在溶气罐3上的液位计液位计10和设置在溶气罐3出水管上的控制阀门11。该液位控制单元控制水流在溶气罐3中下降的速度在50～150m³/m2/h，停留时间在2～5min之间。

本发明的溶气原理是：利用压缩空气在一定的压力下溶与水的特性，在溶气罐3中利用射流原理将压缩空气与压力溶气水在水力空气混合器4中充分混合，多次接触达到饱和的目的，高效利用压缩空气，并保证溶气水和不溶解的空气在溶气罐3中完全分离，使流出溶气罐3的溶气水不夹带任何不溶解的气泡，本发明装置的溶气水源为气浮的部分出水经回流加压泵1的出水。

接近饱和的溶气水从溶气罐底部出口流出后到达溶气释放装置12，溶气水经节流突然减压后，溶于水中的空气迅速释放出来，形成无数微小的气泡（30～50μm）与待处理的原水均匀混合，然后一起进入气浮池（塔）。

本发明装置的具体工作过程是：

气浮池（塔）部分出水通过回流加压泵1加压后作为动力水源送到溶气罐3的溶气水入口，该入口与安装在溶气罐内顶部的水力空气混合器4的入口相连。溶气罐的顶部还开有一个与压缩空气管道相连接的管口，将通过压缩空气进气控制阀13调节压力后的空气送到溶气罐3的顶部。加压后的回流动力水首先进入水力空气混合器4的入口，然后动力水在水力空气混合器4的喷嘴5处产生高速水流射向喷嘴5下方的混合喉管6，水流流出喷嘴5的流速控制在10～20m/s之间。在射流的作用下，喷嘴5和喉管6交界处会产生一定负压。在水力空气混合器4的喷嘴5和喉管6的交界处开有若干个与外部相同的进气孔7，在负压的作用下，将溶气罐3上部的压缩空气吸入，与动力水在喉管6中强烈混合，然后在喉管6出口的扩散口8喷射出去，气水混合物经过扩散口8之后，没有溶解的多余空气与水分离，而溶气水冲击位于扩散口下方的分水器9上，水再次向周围溅射，使水与溶气罐3内上部的空气再次接触，达到基本饱和状态之后，洒落到溶气罐3内的水面上。饱和的溶气水在溶气罐3内以类似活塞的形式逐步向下流动，在流动过程中进一步将可能没有溶解的空气与水分离，空气回到溶气罐3内上部空气室，继续作为气源重复使用。向下流动的溶气水流到溶气罐3的底部排出口排到溶气释放装置12。为了满足溶气水与不溶解空气的彻底分离，不夹带没有溶解的空气，控制水流在罐中下降的速度在50～150m³/m²/h，停留时间在2～5min。为此，设置一套水位控制装置，它由安装在溶气罐3上的液位计液位计10和设置在溶气罐3出水管上的控制阀门11组成。通过以上高效的水力空气混合装置，溶气水的空气饱和度都会超过95%，压缩空气的消耗量比较低，而且所需的回流水水量仅为处理水量的10～20%之间，减少动力消耗，实现节能的目的。

本发明中，该溶气罐3内可安装一个或多个标准规格水力空气混合器4，便于应对水量大幅变化的处理系统。

本发明中，该混合器的分水器9的外径大于扩散口8直径的1倍以上，避免水力空气混合器4出口气水直接冲击溶气罐3中的已分离过的溶气水。

实施例1、回流量为5～10m³/h高效水力溶气装置

它由1台出力为10m³/h，扬程为0.6～0.7MPa的回流加压泵（变频控制）、一台直径为500mm的溶气罐、1套出力为10m³/h的水力空气混合装置和液位控制组成。通过压缩空气进气控制阀调节溶气罐内的压力在5～6 bar。通过液位控制调节溶气水在溶气罐中的停留时间不少于为3min；水力空气混合器的喷嘴的直径不大于13mm，溶气水出水的空气饱和度将超过92%。

实施例2、回流量为20～40m³/h高效水力溶气装置

它也是由1台出力为40m³/h，扬程为0.6～0.7MPa的回流加压泵（变频控制）、一台直径为800mm的溶气罐、1套出力为40m³/h的水力空气混合装置和液位控制组成。通过压缩空气进气控制阀调节溶气罐内的压力在5～6 bar。通过液位控制装置调节溶气水在溶气罐中的停留时间不少于为4min；水力空气混合器的喷嘴的直径不大于20mm，溶气水出水的空气饱和度将超过95%。

实施例3、回流量为50～60m³/h高效水力溶气装置

它也是由1台出力为60m³/h，扬程为0.6～0.7MPa的回流加压泵（变频控制）、一台直径为1200mm的溶气罐、4套出力为10～20m³/h的标准水力空气混合装置和液位控制组成，4套水力空气混合装置分两组布置，可以2个运行，也可以4个同时运行，以满足不同回流量变化的要求。通过压缩空气进气控制阀调节溶气罐内的压力在4.5～5.5 bar。通过液位控制装置调节溶气水在溶气罐中的停留时间不少于为4min，溶气水出水的空气饱和度将超过95%。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。