[其他]一种高效溶气设备

说明书

在许多生产工艺中需要将空气（氧气）溶解在水中，制备溶气（氧）水。如在水净化处理中常用加压气浮法，除去水中的悬浮固体或油类，其方法是：在一定压力下使污水溶解足够量的空气，这种压力水进入气浮池后降至常压，空气的溶解度降低，过量的空气以微气泡的形式释放出来，将悬浮物浮起。溶气水的制备是在压力溶气罐中进行的。

该技术是一种传质设备用于气浮法净水，气浮法选矿；纯氧生物流化床处理污水等化工或其它需要将难溶气体全部溶解在水（或其它液体）中去的工艺过程。

气浮法净水中使用的压力溶气罐主要有这样几种类型：射流式、隔套式、循环式、填料式等。无论哪种型式都不可能使送入的压缩空气全部溶解（一般最大溶解率为90％）。为保证一定的溶气效率，未溶气体需放空。

上述各种类型溶气罐在0.5～5.0分钟接触时间范围内，空气溶解的量均不能达到饱和，这样为保证足够的空气释放量就必须增加溶气水的用量。

在纯氧生物流化床工艺，要将氧气溶解在污水中，由于氧气价格较贵，因而需要效率更高的溶气装置。充氧器的型式主要有：曝气锥、跌水曝气器、U型管曝气、多尔.奥列弗（Dorr.Oliyer）装置。这些装置的特点是：使气泡分散得更细小，更密集以提供更大的气液接触面积，并设法延长气液接触时间。但曝气锥、跌水曝气器均不能使供给的氧气全部溶解。

多尔.奥列弗（Dorr.Oliyer）装置设置了未溶氧气循环管，能将供应的氧气全部溶解。虽然氧气是自动循环的，但由于设备结构的缺陷，在一些情况下仍需用泵或文丘利迫使气体循环。该装置用穿孔板作为水的分布器，安装许多喇叭口形的气体循环管，结构较复杂。为保证50mg／L的溶解氧，操作压力为0.35Mpa（绝压）。

本发明提出的溶气装置如图1所示。使用时垂直地面安装。需要溶气的水用泵通过进水管道（3）打入本溶气装置。新鲜空气（氧气）通过进气管（1）从安装在靠近泵出口位置的进水管道（3）内的微孔空气扩散器（2）送入进水管。供给的新鲜空气的量按水量的饱和溶解度计。也可以采用射流器将空气抽入。空气与水流相接触，并在管道（3）内湍动流动，因而当水流进入本溶气装置前已溶解了一定量的气体。这气一水混合流进入溶气装置的中心管（5），中心管（5）是垂直于地面安装的。水在中心管的流速比在进水管（3）内的流速减少，但水的流速仍大于气泡上升的速度，因而气泡只能随水流向下，而不可能上升集聚。中心管（5）的顶端装有另一个微孔空气扩散器（4），未溶解的气体经气体循环管（13）通过微孔扩散器（4）释放出来。由于设置了微孔扩散器（4），循环的气体以细小气泡的形式分散到水中。这与采用穿孔板、喉管，射流器……等利用水的高速流的剪切作用来破碎气泡相比，可降低水流阻力，从而降低能耗。由于气泡分散得好，中心管（5）的流速可以相对小些，这样在保证接触时间的前提下可降低溶气装置的高度。因此，中心管（5）的下部直径扩大，水在这里的流速仍大于气泡上升的速度。循环气体从微孔扩散器释放出来再次与水接触，并溶于水中。循环的气体的量是供给新鲜气体量的10～30倍，中心管（5）的气一水体积比可接触1，这样大的气水比，并且气体被分散成微小的气泡，提供了极大的气一液接触面积，从而提高了传质速率。由于实际需要溶解的气体的量只是与水相接触气量的1／30～1／10，因而可以保证在较短时间内达到饱和。中心管是气体溶解的主要区段，将其插入装置底部，有利于传质。从中心管（5）出来的气一水混合流沿套管（7）的内环隙上升，在上升区（6）气泡的上升速度大于水的上升速度，在这里气体与水按接触曝气方式进一步溶解。然后水流沿套管的外环隙下跌，进行跌水曝气。未溶解的气体则在此分离出来，到集气区（11）。由于集气区（11）的压力较微孔扩散器（4）处的压力高，因而这些未溶气体可以沿气体循环管（13）上升，通过微孔扩散器（4）释放，再与水接触进行溶解。套管（7）的作用有四：①.建立了上流接触曝气区（6）和跌水曝气区（8），这样在保证接触时间的情况下降低了设备的总高度，给水处理设备的配套性及工艺管道安装带来方便。②.由于建立了上流接触曝气区和下流跌水曝气区（8），解决了气泡夹带问题。③.调整套管（7）的高度，可以控制溶气装置内的液面（14）的高低，从而控制循环气体的量。④.由于套管（7）的设置保证了液面（14）与封盖（12）之间有一定的距离，这样就保证了未溶气体自循环的稳定性。不用任何强迫措施，未溶气体可以自动的稳定的进行循环。水流通过上述几段气一液接触达到饱和，从溶气装置底侧的排出口（10）排出。用于气浮法净水制备溶气水时，此水可进入气浮池；若用本装置作生物流化床的充氧器，出水口可与生物流化床相连。