一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备及方法与流程

本发明涉及环境保护技术领域，具体而言，涉及一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备及方法。

背景技术：

现在世界上大约有一半以上的水处于污染状态，污染的原因在于人类的活动向水中排放了大量的污染物，导致水的溶解氧消失，水体失去自净能力。

水的污染机理如下：

水分子之间以共价键结合，水分子与溶解氧之间也是以共价键结合，在共价键结合中，水分子贡献出电子参与共价键结合，相当于水分子被夺走了电子。当高浓度污染物进入水中后，水中的溶解氧被消耗掉，污染物以共价键与水分子结合，成为类似于胶体的污染团。

在没有外部电子供应的条件下，水分子无法获得电子，不能恢复独立水分子状态，也不能恢复水中的溶解氧，表现为水质处于严重污染状态。

水质净化还原原理

使用高能氧可以实现水质净化还原。

将高能氧(活性氧微纳米气泡)以高速射入污水中，极高的线速度和高能氧的离子作用，将在水中发生以下反应：

1)负氧离子团在液体中移动，使液体获得负电子，负电子补充了水被夺走的电子，断裂了水与污染物的共价键结合，使部分水分子裂解；因气泡水溶液高速运动导致部分水分子产生机械电离；

2)气泡的动能和气泡破裂释放的爆炸能作用，断裂了污染物与水之间的共价键、水分子之间的共价键，氧分子团在分子键能的作用下迅速离散为氧分子并与部分水分子结合成为水中的溶解氧；

3)融入水中的溶解氧获得电子成为活性氧阴离子，氢离子与活性氧阴离子结合成过氧化氢。

4)氧离子、过氧化氢、氢离子、氢氧根离子对水分子的综合作用，产生大量的水和离子；

5)气泡的动能和气泡破裂释放的爆炸能作用，断裂了污染物内部的化学键，活性氧阴离子、氢离子、氢氧根离子、羟基离子、水氧基离子、水和电子等迅速对污染物产生氧化作用，完成对污染物的降解。

从以上列举的化学反应方程式分析，高能氧在水中发生多种微观量子化学变化，生成多种氧自由基，这些氧自由基在高能氧含有的粒子能量作用下，与各种污染物发生氧化反应，降解各种污染物，并实现污染物与水分子分离，从而完成水质净化还原。

高能氧所含有的粒子能量来源于以下五个方面：

1电离能

氧气经过电离后生成部分氧离子，并形成等离子体，当电离作用消失后，氧等离子体消失，转变成活性氧气团，主要包括臭氧离子团(o32-、o3-)、臭氧分子团(o3)、氧离子团(o22-、o2-)、氧分子团(o2)等，这些活性氧气团具有非常高的电离能，经过气体切割后，各种离子团和分子团分离，切割动能转变为气泡能级跃迁能量，在各个气泡中表现为电离能提高，达到可以随时产生氧化作用的高能级，可以氧化一切接触到的物质。

2高速动能

气泡是经过水对目标气体离心切割吸入作用产生的，切割后产生水气混合液体，气泡伴随着切割水溶液在涡旋加速系统中加速运动，由于涡旋加速系统的特点是进水总量与喷射出水总量相等，而进水口管径远远大于出水口管径，所以出水口的水溶液流速将大幅度提高：

l1s1＝2l2s2

l1为进水口水溶液流速，s1为进水口截面积；l2为出水口水溶液流速，s2为出水口截面积。

s1＝πd12/4d1为进水口直径

s2＝πd22/4d2为出水口直径

则出水口水溶液流速l2计算公式如下：

l2＝l1d12/2d22

涡旋加速系统的进水口直径d1＝g1/2”，涡旋加速系统的出水口直径d2＝g1/16”，则l2＝64l1；动能e＝1/2ml2

气泡经过涡旋加速后，运动速度提高了64倍，动能则增加了4096倍，能量级别产生了大幅度跃迁。这种动能足以在有效传输距离(发生断裂化学键和共价键的传输距离)中打破任何污染物与水分子之间的共价键连接和污染物内部的化学键连接，实现水质净化还原和对污染物的氧化降解。当活性氧气泡流速达到256m/s以上时，有效传输距离为0.5-0.8米；气泡流速达到640m/s甚至更高时，气泡动能倍增，在水中有效传输距离将提高到3米以上，进一步提高了气泡对污染物的氧化降解作用率和对污水净化的作用。

一般进水口流速l1的选定范围为4-10m/s，最高为20m/s，因此出水口流速l2的增速范围为256-640m/s，最高出水口流速可以达到1280m/s。

微纳米气泡与几种典型的物体运动速度对比

种类速度(m/s)

氢气分子1768

步枪子弹700-1000

活性氧气泡256-1280

喷气式飞机278

高速铁路83

3分子间能

任何分子之间都存在分子间的作用力，成为分子间能。

切割后形成的气泡伴随着切割水溶液在涡旋加速系统中加速运动，在加速运动中来自外部的压力逐渐增高，气泡因外部压力增高而逐渐压缩，活性氧分子间距逐渐缩小，因此导致分子间作用力越来越强，分子间能逐步提高，到含有气泡的水溶液喷射之前，气泡因压力的作用压缩到最小，气泡直径压缩到5微米到几个纳米，分子间能蓄积达到最高，气泡破裂后活性氧分子自由热运动增强，可以随时加入到水分子共价键中成为溶解氧，也可以随时断裂其他物质与水分子形成的共价键，氧化其他物质。

4爆炸能

活性氧微纳米气泡进入水中后产生三种变化，第一种为气泡破裂，活性氧以分子态或离子态溶解于水中成为溶解氧或活性离子氧；第二种为气泡融合成为大分子气泡，随着气泡不断融合壮大，气泡将上升出水面；第三种为气泡保持原态在水中横向、向下、向上运动，4-5小时后才能上升到水面，在这个过程中发挥氧化降解和净化水的作用。

我们所说的气泡破裂爆炸能是指第一种情况，活性氧微纳米气泡进入水中后，因气泡内部压力比较高导致气泡壁具有比较高的张力，发生碰撞或其他条件导致气泡破裂，气泡壁的张力作用将释放巨大的爆炸能量，这种爆炸能量可以促使活性氧分子溶于水，同时可以破坏污染物与水的共价键连接，也可以破坏污染物内部的化学键连接，活性氧同时发挥作用，完成氧化降解污染物和水质净化。

5结合能

活性氧微纳米气泡进入水中后发生第二种变化即气泡融合成为大气泡时，由于气泡融合导致气泡壁表面张力下降，融合的气泡将释放较大的气泡结合能，这种结合能可以导致气泡周边的污染物与水之间的共价键结合破裂，使气泡中的活性氧对污染物产生氧化降解作用和活性氧分子在水中的溶解作用。

以上五种能量在活性氧微纳米气泡中共存，五种能量结合后使活性氧气泡拥有超高的粒子能量。活性氧微纳米气泡的运动是由气泡自身能量引发的，气泡在高速运动中使液体被加热到可以随时发生化学反应的临界状态，其中化学反应将以我们不能想象的、也不能从物理角度推测的速度发生，从而可以对水中任何污染物发挥氧化作用，达到氧化降解污染物和净化水质的目的。

这种高能氧气泡或分子团以溶液喷雾的方式喷洒到空气中，因活性氧气泡具有超高的能量，能够捕集空气中的各种污染物，并对污染物氧化降解，净化空气。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备及方法，具有增氧效果好，能耗低，投资小，成本低，稳定性及可控性好的优点，适用于各种水量工程，应用范围广。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备，它包括：气体罐；所述气体罐连接溶气泵；所述溶气泵连接气液分离泵通过一个压力泵连接水处理槽。

进一步的，所述溶气泵包括：吸气管；所述吸气管和气体罐连接，将气体罐中的气体吸入溶气泵中；所述溶气泵还包括：进水管和高转速叶轮；所述进水管上设置有进水阀和真空表。

进一步的，所述气液分离罐上设置有排气阀。

进一步的，所述气液分离罐和所述水处理槽之间还设置有压力表。

一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备的方法，所述方法包括：

步骤1：从空气源中采集气体，存储入气体罐中；

步骤2：将气体罐中的气体吸入到溶气泵中，进行溶气处理；

步骤3：溶气处理后，将液体穿输入气液分离罐中，进行气液分离处理；

步骤4：通过高速叶轮将气液充分混合并形成微纳米级的气泡；

步骤5：将微纳泡通过出口管道排出并传输到水处理槽中。

本发明的有益效果是：通过空气源气体采集与气液混合泵的联合作用，把空气切割并压缩成微小的气泡，并以极高的线性速度射入水中，在水中形成初始运动速度较高、具有较高移动速率和转移速率的活性高溶氧性微纳米级别的气泡，在外在动能和内在表面张力的能量的作用下，将空气(主要是氧气)以分子态、离子态、以及微纳米气泡形态溶解于水中，达到增氧目的，增氧效果好，能耗低，投资小，成本低，稳定性及可控性好，适用于各种水量工程，应用范围广。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的针对水体增氧溶氧的微纳泡设备的结构示意图。

其中，10-气体罐，21-溶气泵，21a-进水管，21b-吸气管，21c-进水阀，21d-真空表，22-气液分离罐，22a-排气阀，23-水处理槽，24-压力表，25-压力阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备，它包括：气体罐；所述气体罐连接溶气泵；所述溶气泵连接气液分离泵通过一个压力泵连接水处理槽。

进一步的，所述溶气泵包括：吸气管；所述吸气管和气体罐连接，将气体罐中的气体吸入溶气泵中；所述溶气泵还包括：进水管和高转速叶轮；所述进水管上设置有进水阀和真空表。

进一步的，所述气液分离罐上设置有排气阀。

进一步的，所述气液分离罐和所述水处理槽之间还设置有压力表。

一种针对水体增氧溶氧的微纳泡设备的方法，所述方法包括：

步骤1：从空气源中采集气体，存储入气体罐中；

步骤2：将气体罐中的气体吸入到溶气泵中，进行溶气处理；

步骤3：溶气处理后，将液体穿输入气液分离罐中，进行气液分离处理；

步骤4：通过高速叶轮将气液充分混合并形成微纳米级的气泡；

步骤5：将微纳泡通过出口管道排出并传输到水处理槽中。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个单元、程序段或代码的一部分，所述单元、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个单元单独存在，也可以两个或两个以上单元集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onl8memor8)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemor8)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。