同轴膜管微细气泡均混装置，其特征在于:所述增压均混器的中间轴将变频电机的动力传递至均混体，中间轴的上轴身外环面进行精细加工，分别与密封盒的填料密封和迷宫密封进行配合； 所述均混体采用轴向圆柱筒体构造，其下端面与破碎外筒筒体柱面的下端面和旋流轴下轴颈柱面的下端圆面相互间平齐且处于同一水平面； 所述增压均混器的自冷却流程为，膜管组件微孔旋流第一级发泡后形成两股携带有微气泡的两相流，分别经由破碎内筒的筒盘进入破碎筒和增压均混器，其中内膜管发泡所形成的两相流顺次流经旋流轴与破碎内筒、传动轴与破碎内筒及破碎内筒与均混体的环形空间，及时冷却多级螺旋叶片压缩两相流而造成的均混体筒壁温升，保持增压均混器内温度的恒定。4.根据权利要求1所述的轴流式同轴膜管微细气泡均混装置，其特征在于:所述多级螺旋叶片各级间的螺旋叶片高度相等且其轴向串联后的总高度等于均混体筒体的高度，每级的上下两层螺旋叶片的数量相同，各螺旋叶片沿均混体外环面均匀排列且其轮廓线为沿均混体外环面展开的组合曲线，该组合曲线呈现上凹下凸的特殊形状，同时上下两层螺旋叶片的轮廓线与均混体轴线间的夹角依次增大，而层间高度依次降低；上下两层螺旋叶片垂直于轮廓线的法面端面均为矩形，且法面端面的宽度均由上而下从零开始而后逐渐增大，最后不断收缩并在最底端再次缩为零； 所述增压均混器完成轴流破碎第二级发泡并产生气泡粒度微细的气泡流，其轴流破碎第二级发泡流程为，变频电机驱动多级螺旋叶片高速旋转，底层螺旋叶片的入口处形成低压区，不断吸入携带微气泡的两相流并强迫两相流沿轴向继续流动以获得更高的动能；而且，各级间和上下层间旋向相反的螺旋叶片不断剪切破碎两相流中的气泡，气泡粒度逐渐减小并最终产生粒度更小的微细气泡，同时多级螺旋叶片使微细气泡与污水相间均匀混合并形成气泡流；此外，各螺旋叶片曲面组合形成的多变流道实现螺旋叶片的多级扩压作用，并将气泡流的动能转化为压力能而最终达到螺旋增压的目的。5.根据权利要求1所述的轴流式同轴膜管微细气泡均混装置，其特征在于:所述膜管组件的内环腔和外环腔作为污水流转换为两相流的流道，而中环腔作为气浮气流通的通道；各膜管的两端均设计有环形卡箍，与破碎内筒筒盘和发泡筒隔板上的环形凹槽相配合； 所述膜管组件的各膜管内外旋流齿间每层微孔的数量由内膜管而外至外膜管分别增多，所有微孔的形状和大小相同，均依次采用小圆锥面、圆柱面和大圆锥面相结合的结构，圆柱面的直径等于小圆锥面和大圆锥面小端圆面的直径，且小圆锥面、圆柱面和大圆锥面的高度依次增大，同时小圆锥面的锥度大于大圆锥面的锥度；气浮气流经微孔上小圆锥面流道的短暂压缩后由圆柱面流道切割形成微细气流，并通过大圆锥面流道的减速增压作用后射流至内环腔和外环腔。6.根据权利要求1或5所述的轴流式同轴膜管微细气泡均混装置，其特征在于:所述膜管组件完成微孔旋流第一级发泡并产生携带微气泡的两相流，其微孔旋流第一级发泡流程为，污水经稳压筒分成两股液流分别进入膜管组件的内环腔和外环腔中，其中内环腔中的液流通过内膜管内壁上的旋流齿和高速旋转旋流体上的旋流叶片共同作用形成分层高速旋转液流，而外环腔中的液流通过中膜管外壁和外膜管内壁上旋流齿的共同作用形成连续旋转液流；与此同时，气浮气也分两股同时由上供气管汇进入发泡筒与外膜管的环形空腔以及稳压筒进入膜管组件的中环腔，其中发泡筒与外膜管环腔中的气浮气流通过外膜管管壁上的微孔流道切割而形成微细气流并射流至外环腔内，而中环腔中的气浮气流通过内膜管和中膜管管壁上的微孔流道切割而形成微细气流并分别射流至内环腔和外环腔内；内环腔和外环腔中所形成的旋转液流剪切冲刷内外双向微孔射流进行高效发泡并产生两股携带有微气泡的两相流。7.根据权利要求1所述的轴流式同轴膜管微细气泡均混装置，其特征在于:所述旋流体旋流轴的下轴颈柱面直径等于中间轴的上轴颈锥面大端圆面直径和传动轴的轴径，而旋流轴的下轴身轴体直径等于中间轴的上轴头和上轴身柱面直径以及电机轴的轴径；旋流轴下轴颈锥面的高度等于破碎内筒锥体的内锥面高度，且联接后的旋流轴的下轴颈锥面小端圆面与破碎内筒锥体的内锥面小端圆面相互间平齐且处于同一水平面；旋流轴下轴身的下部采用流线型的倒锥形构造，同时下轴身的底端与内膜管的旋流齿下端面相互间平齐； 所述旋流叶片轮廓线的起始点与旋流轴下轴身柱面的底端面相平齐，旋流叶片垂直于轮廓线的法面端面的宽度由下而上先是保持不变，而后在顶部的四分之一螺距处开始逐渐收缩并在最顶端缩为一条直线，同时该法面端面的高度由下而上从零开始依次增大，并在一至六个螺距处以十分之一倍的下轴身轴径等增幅由十分之一倍的下轴身轴径增至五分之三倍的下轴身轴径，随后法面端面的高度保持不变。8.根据权利要求1所述的轴流式同轴膜管微细气泡均混装置，其特征在于:所述发泡筒隔板的上端面由内而外同心分三层布置与破碎内筒的筒盘凹槽相对应的环形凹槽，最外两层凹槽间的隔板上也加工有与破碎内筒的筒盘锥孔相对应的液锥孔，最内两层凹槽间的隔板上设置内外两层沿圆周方向均匀排列的气锥孔，内外层气锥孔的锥度和锥高相等，层间气锥孔的大端圆周间相切，且外层气锥孔大端圆周的外包络线直径等于中膜管的内径而内层气锥孔大端圆周的内包络线直径等于内膜管的外径； 所述稳压筒通过双头螺柱上联发泡筒下接供液管汇和下供气管汇，它包括稳压内筒和稳压外筒两部分，稳压外筒的筒径和壁厚与发泡筒体相同，而稳压内筒两端设置截面为直角梯形的环形卡箍，并分别与隔板下端面和供给盘上端面的环形凹槽相配合。9.根据权利要求1所述的轴流式同轴膜管微细气泡均混装置，其特征在于:所述气液供给器的气喷嘴和支液喷嘴依次呈鼠笼式排列且其轴线均与主液喷嘴的轴线相平行，上供气管汇将气浮气输送至发泡筒，而下供气管汇将气浮气输送至稳压筒，供液管汇则将待处理的污水输送至稳压筒和膜管组件，其中分配给中央供液支管的污水量最多，而分配给四周各供液支管的污水量相等且其总供给量为主液喷嘴喷液量的4?8倍； 所述供液管汇各支液喷嘴的结构相同且其内表面采用柱面，污水由支液喷嘴进入稳压筒的液环腔后经隔板液锥孔喷射入膜管组件的外环腔；而主液喷嘴内表面的流道由下而上依次为圆锥面、柱面和倒圆锥面，且下锥面的锥度大于上锥面，而下锥面的高度则小于上锥面，带压污水经流道调速后由上锥面流道直接喷射进膜管组件的内环腔。10.根据权利要求1所述的轴流式同轴膜管微细气泡均混装置，其特征在于:所述发泡均混控制系统通过监测微孔旋流第一级发泡后形成的两相流和轴流破碎第二级发泡后形成的气泡流间的压差，并经气电转换器控制供液主管上气动控制阀的气动量，进而自动调整供液管汇内的污水流量；通过监测第一级发泡前气流和第二级发泡前气流间的压差，并经气电转换器控制上下供气主管上气动控制阀的气动量，进而自动调整供气管汇内的气浮气流量； 所述发泡均混控制系统通过监测破碎外筒筒盖上的排液管内气泡流的压力经气电转换器控制变频控制阀，通过变频器的调频来改变电机的转速，进而调整多级螺旋叶片对携带微气泡两相流的扩压程度，保证两级发泡后所形成气泡流压力的稳定。
【专利摘要】本发明提供了一种轴流式同轴膜管微细气泡均混装置，应用于含油污水和工业废水气浮处理。该装置采用同轴膜管和电驱多级串联螺旋叶片的特殊结构，实现微孔旋流发泡和气泡破碎增压均匀混合技术的有机结合；膜管组件完成微孔旋流第一级发泡并产生携带微气泡的两相流，大管径膜管结合旋流齿和高速旋转旋流叶片，增大了旋转液流的发泡面积并提高了气浮气利用率，且实现膜管内外双向射流高效发泡；增压均混器完成轴流破碎第二级发泡并产生粒度微细的气泡流，多级串联螺旋叶片剪切破碎气泡并且微细气泡与污水均混程度高，同时实现气泡螺旋增压和自冷却功能；发泡均混控制系统远程自动控制供气管汇内气浮气流量、供液管汇内污水流量及变频电机转速。
【IPC分类】C02F1/24
【公开号】CN104944495
【申请号】CN201510271784
【发明人】刘春花, 刘新福, 段瑞凯, 王龙庭
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月26日