[发明专利]用于生物浸出反应器的微气泡生成装置

说明书

本发明公开了一种用于生物浸出反应器的微气泡生成装置，它包括可置于生物浸出反应器内的膜组件、用于输送气体的供气装置和用于泵送液体的注液装置，所述膜组件内具有气体腔和容置于气体腔内的膜管，所述气体腔内的气体可进入膜管内；所述供气装置与所述膜组件相连，以便所述供气装置将气体注入膜组件的气体腔内；所述注液装置与所述膜组件相连，以便注液装置将液体泵入膜组件内的膜管，并和膜管内的气体混合形成微气泡后输出至生物浸出反应器内。本发明可大量产生微气泡，大大提高了微气泡的氧传质，而且能够依靠循液体剪切，降低气泡尺寸。

技术领域

本发明涉及一种用于生物浸出反应器的微气泡生成装置。

背景技术

目前，生物浸出反应器内的生化反应是一个涉及气、液、固三相的复杂放热反应。要求反应器既适合于反应的快速进行，又要适宜细菌的大量繁殖。其中，溶氧水平和固相悬浮均匀程度上评价反应器的两个重要参数。

工业上常用的生物浸出反应器是搅拌槽式反应器和气升式反应器(巴槽)，搅拌槽式反应器气液固混合程度较高，但不能高速通气，快速搅拌产生的剪切对细菌损害很大。气升式反应器气相分散、传热速率高、混合迅速等优点，但是反应器内气液固处于流动状态，细菌不能稳定地发挥作用，气速过高时造成的剪切力对细菌的损伤很大。。

微气泡是指直径小于50μm的气泡。相对于传统过程工业中使用的毫米级气泡，微气泡具有如下优点：(1)微气泡在上升过程中基本不聚并，而是不断溶解变小直至收缩消失；(2)由于体积非常小，气-液比表面积增大两个数量级以上；(3)气泡在液相中停留时间大幅延长。因此，微气泡在传质过程中表现出更大的优越性。将微气泡应用于生物浸出反应器，对溶氧和剪切都有很大的改善。

公开号为CN102849858A的中国专利提出了一种SPG膜微气泡曝气技术，虽然该方法中可以通过调节空气压力改变跨膜压差来控制空气通量，但是空气通量较大时会产生较大的气泡。为保证产生的气泡是微米级的，空气通量都控制在较低水平。而且该方法中空气、循环液的利用率以及微气泡产量都有限。因此，需要发明一种可以大量产生微气泡且高效利用空气和循环液的装置。

公开号为CN203269933U的中国专利采用通入带压气体在微纳米陶瓷片表面产生微纳米级气泡。这种方法产生的气泡在微纳米陶瓷片表面生成的过程中，由于气泡尺寸比微纳米陶瓷片表面气孔和气孔间距大很多，在气泡形成且脱离膜面前，相邻气泡便相互聚并，聚并大大提高了形成气泡的尺寸，降低气泡生成效率。需要对装置改进，加入扰动对气泡造成剪切可降低生成气泡的尺寸。

公开号为CN202376975U的中国专利中，一种陶瓷膜元件组装的组件产生微小气泡，壳体内装有隔板，将进液口和排液口分布于隔板两侧，这样当气泡在膜管表面产生时，由于膜管外面液体流动的影响，对膜面生成的气泡有一定的剪切作用，大大降低了气泡的尺寸。但这种采用膜管内侧进气，外侧通液体的方式，只适用于气液两相或者含固体浓度很低的情况，如果固体浓度较大，容易在壳体内累积，造成堵塞，降低装置使用寿命。另外液体在膜管外通过隔板产生折流，势必造成很大能耗，还会加速气泡聚并，而且这种方式对气泡剪切的影响效果有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于生物浸出反应器的微气泡生成装置，它可大量产生微气泡，大大提高了微气泡的氧传质，而且能够依靠循液体剪切，降低气泡尺寸。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于生物浸出反应器的微气泡生成装置，它包括：

可置于生物浸出反应器内的膜组件，所述膜组件内具有气体腔和容置于气体腔内的膜管，所述气体腔内的气体可进入膜管内；

用于输送气体的供气装置，所述供气装置与所述膜组件相连，以便所述供气装置将气体注入膜组件的气体腔内；