[发明专利]基于射流的微气泡产生方法及射流微气泡曝气器

说明书

本发明涉及一种基于射流的微气泡产生方法及射流微气泡曝气器，该曝气器包括进水管、进气管、吸气室、喉管段、扩压管段；其中，进水管连接一喷嘴，喷嘴伸入至吸气室内，进气管也连接至吸气室；吸气室为封闭腔室，其包括一出口，出口连接至喉管段，喉管段连接扩压管段，并最终通向外部曝气装置内；由于曝气器在使用时，喷嘴位置和/或喉管段内的流场剪切速率大于大气泡破碎的临界剪切速率，能够确定射流微气泡曝气器几何外形。该种微气泡曝气器结构简单、成本低、不易堵塞、维修方便；通过该射流微气泡方法可以连续产生大量微小气泡，提高了氧利用率，降低污了水处理的能耗和成本。

技术领域

本发明涉及在液体(水体)中产生微小气泡方法和技术，应用曝气工艺技术等领域，特别是污水处理领域和化工领域，具体涉及到一种射流微气泡产生方法及射流微气泡曝气器。

背景技术

气相和液相的相互接触是污水处理过程、浮选以及化学反应过程中的一个十分常见并重要的操作，也是气液两相传质的基本过程。通常情况下，通过将气相以气泡的形式分散到液相中进行。在化学反应过程以及污水处理过程中，气相与液相充分接触程度(接触面积，气泡表面积)往往决定了反应的快慢与优劣。因此如何将将气体(气相)充分地溶解到水(液相)中，以提高溶解或者传质效率就显得尤为重要。

以污水处理中曝气过程为例，我们知道，空气(或纯氧)在水中的溶解度很小：在常温下(20℃)，净水中的氧气饱和浓度仅为9.08mg/L。因此，如何向水中充氧并提高氧的利用率，是曝气技术中的关键问题之一。从理论上讲，如果曝气器产生的气泡半径从1毫米降至0.1毫米，单个小气泡的体积减小到原气泡体积的千分之一，也就是一个半径1毫米的气泡会产生1000个半径0.1毫米的小气泡。但1000个半径0.1毫米的小气泡其总表面积比单个1毫米的气泡要增加10倍。总的传质表面积增大为原来的10倍。可以大幅提高氧的传输效率，提高反应效率。另一方面，气泡的体积减小，曲率半径减小，可以增大气液表面张力、减缓气泡上升速度，有利于气泡的悬浮以及防止气泡之间的聚并。由于气泡上升速度减缓，气泡在水体中的停留时间增加，延长了气泡向水体传输氧的时间，进而提高氧的利用率。

目前主要采用的曝气方法(鼓风曝气、机械曝气、机械鼓风混合曝气和传统的射流曝气)所产生的气泡较大，而且气泡容易聚并成大气泡，气泡在液体中上升较快，其在液体中的滞留时间较短，不利于氧在水(溶液)中的传质，进而影响整体系统的反应效率。因此，如何能大量产生微气泡是关键问题和技术。

在微气泡生成技术方面，目前国内外主要采用加压释放和微孔曝气，具有成本高和能耗大等缺点。对于微孔曝气而言，虽然采用新型材料相对提高了使用寿命，但仍然存在成本高、易堵塞、维修麻烦和使用寿命偏低的缺点。此外，即使是目前使用较多的微孔曝气方法，其气泡半径大都不小于1毫米，而且曝气量有限，仍然无法满足实际工程技术需要。因此，工程上迫切希望一项新技术能快速大量产生微小气泡。本发明将射流曝气结构简单、成本低、维修方便、曝气量大的优点和微气泡的优势结合起来，通过射流快速稳定的生成大量微气泡，大幅度提高氧气的传输效率和氧利用率。

发明内容

本发明的目的在于克服传统曝气器气产生的气泡体积较大、混合均匀性差、氧利用率低等不足，提供一种基于射流的微气泡产生方法和利用该方法的射流微气泡曝气器，该基于射流的微气泡曝气器结构简单、成本低、不易堵塞、维修方便；通过该射流微气泡方法可以连续产生大量微小气泡，提高了氧利用率，降低污了水处理的能耗和成本。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

提供一种射流微气泡曝气器，曝气器包括进水管、进气管、吸气室、喉管段、扩压管段；其中，所述进水管连接一喷嘴，所述喷嘴伸入至吸气室内，所述进气管也连接至吸气室；

所述吸气室为封闭腔室，其包括一出口，出口连接至喉管段，所述喉管段连接扩压管段，并最终通向外部曝气设备内。

所述进水管上连接有水泵。