一种增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水污染治理技术领域，更具体地说，涉及一种增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的系统及方法。
【背景技术】
[0002]工业化和城镇化极大地增加了水资源保护和污水治理的工作量，常规的污水治理效率急待提高，此外占用土地的矛盾也日益加剧。利用微-纳米泡带有负电和上浮速度慢等特性，可明显提高污水治理效率、杀菌灭毒和减少需要占用的土地，此外在水产养殖业和健肤润肺等卫生保健业领域也有明显效益。
[0003]现有的“压力溶气微气泡发生装置”产生的气泡直径还远不能真正达到微/纳米级水平，这其中主要原因主要是以自吸方式进气，气流量一定时，气流体粗度在大尺度状态下，动力体系难以在短时间内把动能和压能有效地转化成巨大的表面能，更不能自如一体地运用不同比重的气源(如气源既可以是空气，也可以是臭氧)产生有效的微-纳米气泡。
[0004]其中发明专利ZL200910109601.5《地表水受控在线分级测试识别和分质排放监控系统及方法》、发明专利ZL201210125049.0《水质水文环境感知与水利设施一体化的智能管理系统和方法》以及发明专利ZL2013103576009《基于分质排放和分质处理的水污染防治系统及方法》实现了设施分级在线监测并依据在线监测数据快速自动执行分质排放和分质处理，并对设施进行远程控制的功能，但是这些分质处理技术中，无法对水和气制成微-纳米气泡的二相液分质处理的效果进行有效控制，且目前也没有既能处理COD、BOD、除臭脱色、杀菌灭毒过程又具备很好的性价比的简单设备使水处理效果更好，更无法通过远程技术实现多级管理部门同时掌握和管理管辖区域内的监控点的处理COD、BOD、除臭脱色、杀菌灭毒实时状态。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的系统及方法，解决了现有技术中的“压力溶气微气泡发生装置”产生的气泡直径还远不能真正达到微/纳米级水平的问题以及无法对水和气制成微-纳米气泡的二相液分质处理的效果进行有效控制。
[0006]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的系统，包括第一级混合溶气系统、第二级混合溶气系统、压力释放输出系统、以及分别与所述第一级混合溶气系统、第二级混合溶气系统和压力释放输出系统相连接的监控系统，所述第一级混合溶气系统用于对气体增压并将气体形成截面为微米级的微细气柱，通过与水体射流的相互作用将所述微细气柱切割粉碎，并与所述水体射流混合，形成第一级增压气水混溶液；所述第二级混合溶气系统用于对所述第一级增压气水混溶液增压、加速，进而提高气水的混溶程度，得到第二级增压气水混溶液；所述压力释放输出系统用于控制所述第二级增压气水混溶液在压力达到所需值时突然释放，产生爆轰效应，形成气水微-纳米泡混溶液；所述监控系统用于在线监测并控制所述第一级混合溶气系统、第二级混合溶气系统和压力释放输出系统，并实现与互联网的通讯以及远程控制。
[0007]在本发明的增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的系统中，所述第一级混合溶气系统包括水体射流形成装置和气体预粉碎装置；
[0008]所述水体射流形成装置包括进水喷嘴，所述进水喷嘴的一端形成内径为D的进水口，所述进水喷嘴的另一端形成内径为d的出水口，其中D > d ;所述气体预粉碎装置包括用于对气体增压的压缩机、至少一用于储存气体的透气储气仓、至少一用于将增压的气体引入进所述透气储气仓的进气导管、以及用于从所述进水喷嘴内引入所述水体射流并发生所述水体射流切割粉碎所述微细气柱的缩径水管；所述透气储气仓由微米级多筛孔的透气筛壁构成；所述缩径水管的内孔径为d且所述缩径水管一端开口与所述出水口相对接，所述透气储气仓设置在所述缩径水管的内孔内，每一所述进气导管的一端从所述缩径水管的外周壁插入并与每一所述透气储气仓一一对应连通，每一所述进气导管的另一端与所述压缩机相连接。
[0009]在本发明的增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的系统中，所述透气储气仓内的气体被增压至1.5bar-2.0bar时，气体穿透过所述透气筛壁形成所述微细气柱；所述透气筛壁的厚度为1.0mm-1.5mm，所述透气筛壁上的筛孔< 50微米。
[0010]在本发明的增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的系统中，所述第二级混合溶气系统包括动力水泵以及与所述动力水泵相连接的用于调节所述动力水泵的功率调节装置，所述动力水泵与所述缩径水管相连。
[0011]在本发明的增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的系统中，所述压力释放输出系统包括与所述动力水泵相连的用于储放所述第二级增压气水混溶液的储液罐、连接至所述储液罐的用于待压力增至所需值时突然释放所述第二级增压气水混溶液形成气水微-纳米泡混溶液的释放阀、以及用于输出所述气水微-纳米泡混溶液的输出口 ；所述储液罐的顶端设有用于释放未混溶气体的排气阀；在所述释放阀的内侧设有用于在线监测所述第二级增压气水混溶液释放前的压力的数字式压力监测仪，在所述释放阀的外侧设有用于在线监测所述气水微-纳米泡混溶液的输出流量的流量监测计。
[0012]在本发明的增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的系统中，所述监控系统分别与所述第一级混合溶气系统的压缩机、第二级混合溶气系统的功率调节装置以及压力释放输出系统的数字式压力监测仪、释放阀和流量监测计相连接；所述监控系统还配置有远程数据传输装置，所述远程数据传输装置与互联网连接且用于运行过程的远程控制和数据的远程传输。
[0013]本发明还提供一种增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的方法，包括如下步骤:
[0014]A、形成水体射流，增高透气储气仓内压力使气体穿透过构成所述透气储气仓的透气筛壁形成微米级的微细气柱并与所述水体射流相冲撞，将所述微细气柱切割粉碎并混合、溶解，形成第一级增压气水混溶液；
[0015]B、对所述第一级增压气水混溶液继续加压并加速，提高气水的混溶程度，得到第二级增压气水混溶液；
[0016]C、在线监测所述第二级增压气水混溶液的压力，待压力达到所需值时控制开启释放阀，突然释放所述第二级增压气水混溶液，使所述第二级增压气水混溶液产生爆轰效应，形成气水微-纳米泡混溶液。
[0017]在本发明的增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的方法中，在步骤A中，水体在驱动水泵作用下通过进水喷嘴后与微细气柱相冲撞，所述进水喷嘴的一端形成内径为D的进水口，所述进水喷嘴的另一端形成内径为d的出水口，其中D > d，水体在所述出水口的流速是在所述进水口的流速的(D/d)2倍。
[0018]在本发明的增压预粉碎气水微-纳米泡混溶液发生的方法中，在步骤C中，所述第二级增压气水混溶液突然释放前的压力达到的所需值为