[发明专利]一种电磁强化液体中气体溶解的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明公开一种电磁强化水体介质中气体溶解的方法及其装置，属于用磁场进行水资源净化和保护的技术领域。

背景技术

随着人们对环境保护越来越重视，相关的法律法规逐步完善，对水处理的要求也越来越严格，当今水处理方法中，无论是活性污泥法还是某些高级氧化技术，都需要利用溶解在水体介质中的气体来进行，而目前面临最大的问题就是气体溶解不完全，以及气体逸散的问题，任何气体在水体介质中的溶解度在给定的某种状态下都存在一个饱和值，我们利用和消耗溶解在水中的气体进行化学反应会消耗这些气体在水中的浓度，以氧气为例，好氧生物处理需要大量的溶解氧为微生物提供有利的生长环境，氧是好氧微生物生存的必要条件，供氧不足会妨碍微生物代谢过程，造成丝状菌等耐低溶解氧环境的微生物滋长，使污泥不易沉淀，导致污泥膨胀，目前用曝气机等设备，对水体介质进行充氧，以保证溶解氧维持在一个相对较高的环境，但是由此又出现了新的问题，曝气机等设备耗能较高，进入水体介质中的大部分气体的利用率不高，新进入水中的气体引起的鼓动，又使得已经溶解的氧气逸散，形成重复充氧，综上所述，有必要寻找一种能够降低能耗，成本低廉，方法简单的处理装置，满足氧气、臭氧等有顺磁性的气体在水体介质中溶解度增大。

现有的环保污水净化的废水生物处理用于充氧的主要设备是离心鼓风机和罗茨鼓风机，功率有290KW 和630KW ，重量在3.5吨以上，现有技术采用高能稀土永磁材料制成的聚氧活化器和螺旋磁化器，将聚氧活化器和螺旋磁化器分别装在负压输气筒适当位置，高速转动的螺旋磁化器可在水下产生真空，因负压造成富氧活化的空气进入水中充分溶解，从而达到增氧的效果，气充分的搅拌、破碎、混合，变成微小的气泡，均匀地混合在污水中，与此同时，高速叶轮的作用同样易使这些已经溶解的气泡再次逸散出来，并且离开设备的气液混合物突然停止搅拌和失压后也会导致由于实验环境条件的改变而引起的气体逸散问题。

发明内容

当今水处理方法中，无论是活性污泥法还是某些高级氧化技术，都需要利用溶解在水体介质中的气体来进行，而目前面临最大的问题就是气体溶解不完全，以及气体逸散的问题，本发明的目的在于提供一种电磁强化液体中气体溶解的方法，常温常压下，在磁场存在的条件下将气体和液体介质同时进行磁化以提高气体在液体中的溶解度，其中磁场强度为0.1~10 T；

本发明中所述气体是具有顺磁性的气体，典型的如氧气和臭氧，进气可以是单一气体，也可以是混合气体，如果只需要氧气，则直接利用空气即可，气体的流速根据装置的规模和具体应用来确定，液体介质是指容易被磁化的液体，其中液体介质的温度10~50℃，采用直流电来控制磁场。

本发明的另一目的在于提供一种用于电磁强化液体中气体溶解的塔式固定床气液反应装置，该装置包括出气口1、筛网2、进水口3、喷淋头4、填料卸口7、进气口9、出水口11、外壳体12、反应床14，出气口1设于外壳体12的顶端，在出气口1的下端固定有筛网2，喷淋头4设于反应床14上方，喷淋头4与外壳体12上的进水口3相连，在外壳体12的内部设有反应床14，填料卸口7设置在外壳体12上并与反应床14相连通，在外壳体12的底部设有出水口11，在反应床14与出水口11之间设有气液稳定室10，在气液稳定室10的上设有进气口9；

本发明所述塔式固定床气液反应装置的反应床14包括填料5、电磁线圈6、填料支撑板8、内壳体13，填料支撑板8设于反应床14的底部，填料支撑板8固定在外壳体12上，在填料支撑8上设有孔，气体可通过孔进入到反应床14里面，内壳体13设置在填料支撑板8上，在内壳体13内部装有填料5，在内壳体13外面绕有电磁线圈6，电磁线圈6与外接电源线连接；

本发明所述塔式固定床气液反应装置的电磁线圈的电阻率为1.6×10^-8~1.6×10^-6 Ω·m的材料，实验室一般选择截面积为4~25mm²的铜芯导线；

本发明反应装置的外壳体材料为绝缘且非磁性材料，为了防止电磁感应过于强烈带来的安全问题；填料层为各种非磁性材料，例如，活性炭，玻璃渣，沸石等，根据具体操作需要，设置不同粒径的填料，填料的目的是扩大气液接触面积，另外，填充活性炭颗粒或沸石等，对气体有一定吸附作用，还可以更有效的增强反应效率。