[发明专利]轴流式同轴膜管微细气泡均混装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业废水和含油污水气浮处理用的微细气泡两相流发生装置，特别是涉及一种同轴膜管组件微孔旋流发泡和微细气泡与污水增压均混的轴流式装置及其工艺流程。

背景技术

根据微细气泡的形成机理，气浮处理技术分为加压溶气气浮(Dissolved Gas Flotation)、多相溶气泵气浮、诱导气浮(Induced Gas Flotation)等，当前工业废水和含油污水(以下统称为污水)处理以加压溶气气浮和诱导气浮技术为主。

常规加压溶气气浮技术所产生的气泡颗粒细小，然而系统组成复杂，需要配套气体压缩机、填料溶气罐、释气器等设备，使得设备运行能耗较高且占地面积相对较大。多相溶气泵气浮技术如美国ExterranTM公司的ONYX-Micro Bubble泵、德国Edur公司的溶气泵等，该系统配置简单，运行维护容易，但其功耗和泵自身的成本问题不可忽视，并且多相溶气泵对待处理污水存在着较强的乳化作用，会引起净化效率的大幅度降低。诱导气浮技术中的机械诱导气浮缺点是机械系统所具有的转动部件维护复杂，同时系统无法进行回流操作，而且叶轮旋切气浮机存在液位控制难度较大、较易出现短流和死流区；水力诱导气浮如美国Natco公司Wemco ISF Systems及国内YFP喷射式诱导气浮机等，该技术的电能消耗低，同时射流器内没有转动部件，剪切力较小，不会造成粘附体的破散，但微气泡粒径较大，且其效率受射流器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。

综上所述，现有的加压溶气气浮、多相溶气泵气浮、诱导气浮技术在现场应用中存在诸多的问题，为此依托现有可行性技术的基础上，通过解决气体利用效率，气泡粒度、均匀度和发生量，气泡与污水均混程度，加工与安装等问题，研制出新型微细气泡均混装置。该装置将微孔旋流发泡技术和气泡破碎均混技术有机结合，省去了加压溶气气浮技术庞大的压缩机、填料溶气罐等设备，而且气体的利用效率较高，同时有效克服了诱导气浮技术对待处理污水流的强剪切作用，所产生气泡的粒径细小且量大，气泡与污水相间的均混程度也较高。

发明内容

为了克服现有加压溶气气浮和诱导气浮技术存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种适合工业废水和含油污水气浮(包括旋流气浮等)处理用的轴流式同轴膜管微细气泡均混装置。该微细气泡均混装置将微孔旋流发泡技术和气泡破碎增压均匀混合技术有机结合，并依据同轴膜管组件和电驱多级串联螺旋叶片的特殊结构，具备气浮气利用率高、微孔旋流和轴流破碎两级发泡、膜管内外双向射流高效发泡、气泡粒度微细、气泡螺旋增压均混、微细气泡与污水均混程度高、增压均混器自冷却、远程自动控制等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是开发一种轴流式同轴膜管微细气泡均混装置，主要由破碎筒、增压均混器、旋流体、膜管组件、发泡筒、稳压筒和气液供给器几部分组成。气浮作业中，待处理的污水经供液管汇和稳压筒进入同轴膜管组件的内外环腔并通过膜管壁上的旋流齿和高速旋转旋流体上的旋流叶片形成连续旋转液流，同时气浮气经上供气管汇进入发泡筒并由下供气管汇和稳压筒进入同轴膜管组件的中环腔，通过膜管组件微孔流道射流切割而形成微细气流，内外环腔中的旋转液流连续剪切冲刷内外双向微细气流产生微气泡后进入破碎筒；变频电机驱动多级串联螺旋叶片高速旋转并强迫携带微气泡的两相流沿轴向继续流动以获得更高的动能，而且多级间旋向相反的螺旋叶片不断剪切破碎两相流中的气泡产生粒度更小的微细气泡并使微细气泡与污水相间均匀混合形成气泡流，与此同时螺旋叶片的多级扩压作用将气泡流的动能转化为压力能而完成增压功能。

破碎筒采用轴向双筒构造，筒腔中容纳多级螺旋叶片，它包括破碎内筒、破碎外筒、密封盒、排液管和压力安全阀接头，破碎内筒和破碎外筒由内而外同轴心布置并采用圆柱体和圆锥体相结合的筒体构造，且其材质均采用压力容器材料Q345R，筒壁通体内衬金属陶瓷。破碎内筒的筒盘和发泡筒的隔板将整个均混装置分隔成破碎筒室、发泡筒室和稳压筒室三个由上而下布置的腔室，发泡筒室内生成的两相流进入破碎筒室后形成气浮所需的气泡流。