[发明专利]一种微米气泡的发生装置及其专用旋流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微米气泡的发生装置及其专用旋流器。

背景技术

曝气是污水好氧生化处理系统及河道湖泊污染控制的一个重要工艺环节，其主要作用是向反应器内充氧，保证微生物生化作用所需的溶解氧，并保持反应器内微生物、底物、溶解氧，即泥、水、气三者的充分混合，为微生物降解有机物提供有利的反应条件。传统的曝气方法分为鼓风曝气和机械曝气。鼓风曝气系统包括鼓风机、空气输送管路和扩散装置，大多采用淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生气泡，将氧气传递进污水。机械曝气一般利用装在曝气池内的机械叶轮转动，剧烈搅动池内污水，使空气中的氧溶入水中(高廷耀，顾国维，水污染控制工程(下册)，北京：高等教育出版社，1999)。

曝气也是污水好氧生化处理系统中运转费用最高的工艺环节，曝气充氧电耗一般占总动力消耗的60％～70％。目前的好氧曝气方法普遍存在效率低、能耗高的问题。城市污水在曝气池中的处理时间一般需6～8h，空压机供氧量的利用率只有百分之几，大部分被白白浪费掉了，这就使曝气池设备的体积及基建投资庞大，运行费用高。很多城市或工厂的污水处理难以实施，许多已建污水厂难以维持正常运转，其主要原因之一在于高的能耗。因而，高效节能型曝气技术的研究已成为当前污水生物处理技术领域最重要课题之一。

要实现曝气设备的高效低耗，就必须提高氧转移速率和氧利用速率。目前，国内外研究较多的是采用纯氧曝气(凌晖，王诚信等，纯氧曝气在污水处理和河流复氧中的应用，中国给水排水，1999，15(8)：49-51)、无泡曝气(韩振为，苏晓叶等，无泡曝气膜生物反应器在废水处理中的研究和应用，水处理技术，2007，33(7)：6-10)和射流曝气(陈福泰，胡德智等，射流曝气器研究进展，环境污染治理技术与设备，2002，3(2)：76-80)等曝气技术，但都存在能量损失大、成本较高等问题，很难大规模地投入工业应用。

在水产养殖领域，鱼池中的含氧量是一项重要指标。水产养殖中常用的增氧方式有叶轮增氧(肖新棉，苏有源，转鼓式正、反螺旋水、气混合增氧机研究，设施渔业与工厂化养鱼，2004，3：33-34)、化学增氧(田从学，多孔性过氧化钙在水产养殖中的应用研究，攀枝花学院学报，2002，19(6)：80-86)和曝气增氧(蒋宏斌，孙国华，水底雾化曝气增氧，渔业节能，2007，2：79-80)等，但普遍存在充氧效率低、设备复杂等问题，亟待一种简便、低耗的充氧方式的出现。

微米气泡的直径一般在50μm以下，这种微小气泡与通常的气泡相比具有许多独特的优势，主要表现为：非常大的比表面积、缓慢的上升速度以及较高的内部压力和溶解速度。微米气泡在水中的存在和发展方式与通常的气泡有很大的差异。通常的气泡从水中上升到气液界面破碎，气体逸出损失。新型微米气泡系统产生的微米气泡在水溶液中稳定性很强，已有的报道指出，微米气泡在水溶液中上升时，逐步缩小成纳米级最后消减湮灭溶入水中，从而可以大大提高气体在水中的溶解度(高桥正好.機能水の研究とその利用食品工業におけゐマイクロバブルやナノバブルの可能性，食品工業，2002特集，26-34)。因此，利用微米气泡可以大大的提高气泡向液体的传质速度。

现有的微米气泡产生装置多为微孔曝气装置，分为板式、盘式和管式，在应用中主要存在对材料强度要求高、加工困难、微孔易堵塞等缺点(吴敏，姚念民，关于微孔曝气器比较与选择的探讨，工程与技术，2002，5：16-18)。

发明内容

本发明提供了一种微米气泡的发生装置及其专用旋流器。

本发明提供的旋流器，包括一个中空的通腔体，该通腔体由圆柱型空腔体和位于其上的圆台型空腔体组成；所述圆柱型空腔体与圆台型空腔体仅通过侧壁相连，所述圆柱型空腔体的底面内直径等于所述圆台型空腔体的下底面内直径；

所述圆台型空腔体的高度、圆台型空腔体的上底面内直径、圆台型空腔体的下底面内直径和所述圆柱型空腔体的高度的比例关系为1∶(0.2-0.4)∶(0.8-1.1)∶(0.28-2.2)；

所述圆柱型空腔体的侧面设有通孔至少一对，每对通孔的中心连线都与所述通腔体的轴线垂直相交，每对通孔均完全相同；所有通孔对的截面积之和为圆柱型空腔体底面积的1/8-1/18；