[发明专利]微气泡发生装置和微气泡发生方法

说明书

技术领域

本发明涉及微气泡的发生，尤其是涉及一种利用泵和变形形态的加压罐用溶气气浮法(Dissolved Air Flotation，DAF)生成大量超微细气泡的微气泡发生装置及利用此装置的微气泡发生方法。

背景技术

众所周知，微气泡(通常称作Microbubble)是对直径50μm以下气泡的总称。微气泡的生成主要是以加压溶解的方法实现，而本发明的微气泡的发生具体是以溶气气浮法(DAF)形成。

溶气气浮法(DAF)是一种水处理方法，它以较大的压力使空气充分溶解在水中，并将其注入到待处理的原水中，在原水中得到减压的水，使过饱和的空气形成为微气泡，微气泡与待处理水中的絮凝物(floc)结合，这种气泡-絮凝物从水中快速上升到水表面从而形成固体和液体分离。在此，絮凝物是指固体微粒子分散在液体中的悬浮液或悬浮状态下固体微粒子通过试剂的作用相互凝聚而形成较大的聚集体。

DAF法的特征是与现有沉淀池相比，消耗较小的面积(处理时间短)，提高硅藻类及蓝藻等藻类的去除效率，减少凝聚剂量(减少约10～25％)，淤泥的含水率低(约95～97％含水率)。

溶气气浮法(DAF)在关于水处理的沉淀方面具有多种优点，包括减少凝聚剂和生成的沉淀物(淤泥)体积。尤其是，为分离固体-液体，使用较高的水力负荷率(hydraulic loading rate)，因此可使用小于沉淀所需大小的悬浮室，从而减少组装费用(Edzwald and walsh，1992)。

据悉，经处理的水中残留凝聚剂的浓度比沉淀法中的凝聚剂浓度低，经去除后水质量在4℃以下的低温下也良好(AWWA，1999)。由于它的多种优点，即使需要循环及饱和器系统、动力费用和稍微复杂的运转条件，DAF法也得到了较大的发展。因目前DAF法被广泛利用，所以需要设计方面的改善和最佳的运转条件。因此许多研究人员正在进行各种实验和模型化研究。

从DAF理论和实践的最近发展得知，气泡的大小是DAF法中最为重要的参数之一(Edzwald，1995)。利用图像分析及粒子计数器可容易地测定出所生成的气泡大小(Han等人，2002c)。发现压力对气泡大小的影响是非线性的。气泡大小随着压力的增加而变小，但在3.5个大气压以上的压力下就不会再减少(De Rijk等人，1994；Han等人，2002a)。然而，对气泡的最佳大小仍存在异议。

Han(2001)及Han等人(2001)提出当气泡和粒子具有相似的大小并带有相反电荷时去除效率最高。但部分制造商主张更小的气泡具有更高的效率(Rubio等人，2002)。

在DAF法中，较小的气泡大小能提高接触区域内气泡和絮凝物之间的碰撞效率，较大的气泡大小因絮凝物-气泡聚集体结合的速度增加更快而提高了分离效率。但如果是小气泡，因碰撞效率高而附着在其聚集体上的气泡数量增多，显示出类似于大气泡的更高上升率。因此小的气泡可增加对小絮凝物的附着，从而提高水处理的效率。

其结论是，尽管发生小气泡费用更大，但为提高DAF法效率，小气泡的发生最为适宜。但是与小气泡生成相关的高能源费用和复杂的操作限制了DAF系统的使用。

在方法效率方面，DAF法中发生的气泡大小是重要的因素。发生气泡需要消耗高能源和费用。目前DAF系统中所发生的气泡大小为约30μm。根据DAF法的实验结果和模型，气泡大小表示被去除的粒子大小范围。即，气泡大小越小，能被去除的粒子大小越小。

如图1所示，现有DAF系统1由当作循环泵使用的高压循环水泵2、空气压缩机1a、发生气泡并通过改变进入到内部的空气量和内部压力而改变气泡大小的加压罐3构成。图1的未说明符号“1b”是排水阀，“3a”是压力计。

在这种现有气泡发生装置中，其缺点在于，装置的结构复杂，操作难，而且作为必要的组成要素必须具备压缩机，运转所引起的噪音和振动较大，所消耗的费用也大大增加。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单并易于操作运转的、根据溶气气浮法能以低廉的费用生成大量微气泡的微气泡发生装置及微气泡发生方法。

为达成上述目的，本发明的微气泡发生装置由泵、混合室和喷嘴构成。其中，泵吸入气体和液体进行混合；混合室将从所述泵中压送的所述气体和所述液体进行再次混合；喷嘴喷出被所述混合室再次混合的所述气体和所述液体的混合物。本发明对所述气体量和所述混合室的压力进行调节而发生微气泡。