[发明专利]可调节脉冲气体搅拌器

说明书

技术领域

本发明一般涉及气体/液体搅拌或混合，并且更具体地，涉及能够改变排放气泡的强度的可调节脉冲气体搅拌器。

背景技术

液体可以通过机械设备和螺旋桨混合、由液体本身通过泵送循环保持以及通过其它装置搅拌。气体混合具有冲刷作用和浮选效果的优点。冲刷作用能够用于净化表面，比如中空纤维膜和反应器的壁表面。浮选效果能够有助于固体颗粒在液体中均匀悬浮而不沉淀。

气体混合可以是连续或间歇或脉冲的。连续气体混合是简单的，一般使用曝气设备而实现，比如用于提供连续气体供应的曝气扩散器。混合要求水湍流。间歇性气体搅拌能够利用较低能量通过它们的离散气泡搅拌获得水湍流，但是出于相同目的，连续气体搅拌需要较高能量消耗。在许多情况下，搅拌的液体需要一段时间(比如几秒)变得平静；不定向连续气体供应反而导致能量偏移。间歇性气体供应能够通过阀门切换实现，但是频繁切换(特别是以几秒范围内的频率)，将导致阀门疲劳故障。通过运用气压突变原理而制造的脉冲气体搅拌器没有机械变化；气体供应可以是连续的，但是气体排放可以是脉冲的。

浸入的超滤/微滤中空纤维膜已经广泛运用于液体-固体分离过程，比如用于污水处理过程的膜生物反应器(MBR)，以及用于水处理和循环过程的膜化学反应器(MCR)。在这些过程中，气体冲洗是至关重要的以便防止薄膜表面污染。然而，由于气体冲洗需要较高的能量消耗，如何节约能量并达到预定空气冲洗效果已经成为关键技术。气体洗涤能够使膜纤维旋转，使得污染物不能积聚在膜表面上。同时，气体使得固体(比如污泥或絮凝剂)均匀分布在液体中。

尽管机械搅拌在液体-液体和液体-固体混合过程中是有效的，但是它们有时会受到介质的限制，例如，强酸和高盐度液体对金属具有腐蚀作用。使用惰性气体作为搅拌动力能够克服这些不足。

发明内容

本发明提供一种可调节脉冲气体搅拌器。在一个实施例中，可调节脉冲气体搅拌器包括具有倒置壳体的气体积聚室，所述倒置壳体具有在被浸入液体中时的向下液体可连通开口并具有通过气体积聚室顶部的气体排放管；气体供应单元，其用于在高于向下液体可连通开口的位置处、在气体积聚室内提供搅拌气体，以使搅拌气体积聚在气体积聚室内；和可调节气体排放单元，其用于以脉冲气流形式间歇排放积聚在气体积聚室内的搅拌气体，其中可调节气体排放单元包括可滑动地设置在气体排放管下部之上的可伸长气体管和设置在可伸长气体管下面的气顶；以使可调节气体排放单元向上移动或向下移动时，积聚在气体积聚室内的搅拌气体的体积减小或增大；从而改变排放脉冲气流的频率和强度。

在可调节脉冲气体搅拌器的另一个实施例中，气体积聚室具有矩形或圆柱形结构。

在可调节脉冲气体搅拌器的另一个实施例中，气体供应单元包括与外部气体供应源气体连通的气体供应管。在可调节脉冲气体搅拌器的一个进一步实施例中，外部气体供应源是连续、间歇或波动的。在可调节脉冲气体搅拌器的另一个进一步实施例中，气体供应单元进一步包括设置在气体供应管远端、用于所供应气流的控制的气体供应喷嘴。

在可调节脉冲气体搅拌器的另一个实施例中，气顶具有可变高度的侧壁和防止液体直接流过气顶的底部，并且可伸长气体管的底部末端和气顶的底部之间的距离是可改变的。

在另一个实施例中，可调节脉冲气体搅拌器进一步包括气体排放管和可伸长气体管之间的紧固装置，以便防止积聚在气体积聚室内的气体从气体排放管和可伸长气体管之间的间隙中逸出。

在可调节脉冲气体搅拌器的另一个实施例中，可调节气体排放单元进一步包括整体连接可伸长气体管和气顶以使它们能够共同向上移动和向下移动的三个或更多径向支撑件。在可调节脉冲气体搅拌器的一个进一步实施例中，可调节气体排放单元进一步包括耦接至气顶底部的平移装置以用于将可调节气体排放单元向上移动和向下移动。

在另一个实施例中，可调节脉冲气体搅拌器进一步包括能够可拆卸地插入至气体排放管中的管道大小控制器，其中管道大小控制器能够以不同内径改变以改变排放气泡的大小和形状。

在另一个实施例中，可调节脉冲气体搅拌器进一步包括设置在气体积聚室内的可调节隔板，其中可调节隔板能够改变气室的体积以便控制所排放气泡的体积。

在气体混合过程中，混合气泡的频率和强度是控制混合效果的关键因素。因此，通过基于混合要求机械控制混合器部件，调节混合气泡的释放频率和强度以便达到最优混合效果；这是可调节气体混合器超过静态气体混合器的最大优点。

从以下结合附图对其优选实施例的详细描述中，本发明的目的和优点将变得明显。

附图说明