[发明专利]向液体快速增溶气体的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及向液体增溶气体的方法和设备，更具体地讲涉及可使气体在液体中的溶解量迅速接近其饱和溶解度的方法和设备。

背景技术

向液体增溶气体的方法，通常采用曝气法，曝气可分为气泡曝气和机械曝气。

气泡曝气是采用压缩机或鼓风机将气体直接送入液体中，气体通过各种形式的扩散器在液体中形成不同尺寸的气泡，气泡在自身上升或液体流动的过程中溶解在液体中。

机械曝气是通过机械在液面的搅动，将大量液滴并将液体以类似于瀑布状的形式抛入气体中，同时又把气体带入液体中，形成气液混合体，以增加液体和气体的接触面积，使气体溶解到液体中。

这些方法，包括其它的方法，都是在日常环境——即“标准状况”的大致条件下，直接令液体与气体接触，从而使气体溶解到液体中。

一般认为气体以扩散作用突破气液界面溶入液体中，但这个过程相对很慢，是溶解过程的限制因素。尤其是，当某种气体在日常环境下在某种液体中的饱和溶解度较小时。例如，将氧气溶入水中，曝气法和现有的其它方法都显得速度很慢，效率很低，能耗很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和设备，能以较快的速度、较高的效率和较低的能耗，把某种液体中的某种气体的溶解量，提高到其饱和溶解度的任何浓度。

本发明的方法的原理是，通过加压装置将气体的压力升高，再将该高压气体溶解到液体中去而到达其高压下的饱和溶解度。因为气体在液体中的饱和溶解度与该气体的分压成正比，因此该部分液体形成了处于高压下的、超高浓度的溶液(以下称“超溶液”)，再把超溶液与大量的、在常压下的液体混合以稀释，使如此大量的液体在常压下迅速成为任何数值的溶解气体浓度的溶液，溶解气体浓度甚至达到该气体在常压下的溶解饱和度。(以下称经最后混合稀释的、含有溶解气体的液体为“最终溶液”。)

本发明是这样一种设备，其结构包括进液口；通过进液管道与所述进液口相连的液体加压装置；通过高压液体管道与所述液体加压装置相连的超溶液发生器；进气口；通过进气管道与所述进气口相连的气体加压装置，其中所述气体加压装置通过高压气体管道与所述超溶液发生器相连；连接至所述超溶液发生器的超溶液管道；设置于所述超溶液管道的超溶液喷头；和用于控制所述液体加压装置和所述气体加压装置的电气控制装置。

本发明的特征在于，液体经由进液口通过进液管道输入到液体加压装置中，被加压后通过高压液体管道输入到超溶液发生器。气体经由进气口通过进气管道输入到气体加压装置中，被加压后通过高压气体管道也输入到超溶液发生器。在超溶液发生器中，在高压环境下，气体溶解到液体中，形成在该高压下近乎饱和的超溶液，高压的超溶液经超溶液管道送到超溶液喷头，再喷出到另外一部分处于常压下的、容积大得多的同种液体中。喷出的超溶液被大容积的液体迅速稀释，使大容积的液体中的溶解气体浓度迅速增加，形成所需的在常压下的最终溶液。

本发明的特征还在于，所述液体加压装置可以采用液压泵，液体被加压到表压0.5～2MPa(以下此加压后液体称“高压液体”)；所述气体加压装置可以采用气体压缩机，气体被加压到高于常压，但不高于高压液体的压力(以下此加压后气体称“高压气体”)。

本发明的特征还在于，所述超溶液发生器是密封不漏气的容器，该容器外设有高压液体进口、高压气体进口、超溶液输出口，高压气体喷口。高压液体管道从高压液体进口进入该容器，并延伸到容器内顶部，在高压液体管道末端设有高压液体喷口。高压气体管道从高压气体进口进入该容器中，并延伸到容器内底部，在高压气体管道末端设有高压气体喷口。高压气体喷口的安装高度可以是浸没在容器底部积聚的超溶液中，也可以是处于此超溶液的液面以上。

本发明的特征还在于，所述超溶液喷口为大喷射角的任何形式的喷头，根据超溶液流量的不同要求，其喷孔直径在0.1～10毫米范围内。

本发明的特征还在于，所述电气控制装置分别将电源提供到液压泵和气体压缩机，并可以根据运行的需要，或输入的信号，或预设的程序控制液压泵和气体压缩机的运行参数，例如，运行时间、流量、压力，并对整个系统起安全保护作用。所述电气控制装置可包括各种传感器和检测装置。

本发明还可以在所述的液体和气体加压装置之前分别加设液体和气体过滤装置，使输入各加压装置的液体气体保持清洁，以确保超溶液发生器中的高压液体和气体喷口畅通不堵塞。