強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔及其曝氣裝置制造方法
【專利摘要】一種水處理【技術領域】的強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔及其曝氣裝置，包括：強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔、文丘理管、控制器以及分別與之電連接的帶有流量調節(jié)閥的氧氣氣源和自吸式水泵，其中：文丘理管的輸入端分別與氧氣氣源和自吸式水泵相連，文丘理管的輸出端與強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔的入水口相連。本裝置結構緊湊、占地面積小、能耗低、氧利用率高、低氣蝕、無堵塞等特點，能夠產(chǎn)生磁場強度在14500GS以上的N5釹鐵硼強磁性材料且輸出氣泡體積在10μm以下。適用于水中增氧領域，可替代傳統(tǒng)的溶氣罐，適合污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖等水體充氧曝氣或氣浮分離法等水處理技術。
【專利說明】強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔及其曝氣裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種水處理【技術領域】的裝置，具體是一種磁場強度在14500GS以上的N5釹鐵硼強磁性材料且輸出氣泡體積在10 μ m以下的氣泡發(fā)生腔及其曝氣裝置。

【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的氣泡發(fā)生器是在外力作用下，通過葉輪的高速旋轉對氣體和液體進行強力混合攪拌，將氣體破碎成小氣泡。傳統(tǒng)的氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的氣泡過大，同時耗能很大，此外由于氣泡過大，在液體中停留時間過短而影響氣體的溶解。因此增氧效果差，電能消耗高。
[0003]目前的微氣泡發(fā)生器多是由激光在氣泡發(fā)生器的表面開出無數(shù)細密的小孔，利用高壓泵產(chǎn)生高壓空氣透過小孔產(chǎn)生微氣泡釋放到水體中形成溶解氧。此類裝置要消耗很大的電能，且停機后水中的細小顆粒物容易堵塞微氣孔造成系統(tǒng)癱瘓。高濃度的溶氧水對水泵等配件氣蝕嚴重，由于水泵泵水的同時還要擔任壓氣的任務，所以泵水量大大低于其正常工作狀態(tài)下的水量；泵體內氣泡的存在也容易引起葉輪的抖動易損壞葉片。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN102531265A公開(公告)日2012.07.04，公開了一種利用帶電離子的微氣泡磁化水凈化湖水的處理系統(tǒng)屬環(huán)境保護裝置的【技術領域】。結構包括微氣泡磁化水制作器7、臭氧發(fā)生器10、電離子發(fā)生器11、添加劑液箱5、直流電源6 ;微氣泡磁化水制作器7由外殼和圓盤轉子29構成，外殼內和圓環(huán)狀中板21裝有圓筒長方型桿18、端面長方型桿28和定子永磁鐵17 ;圓盤轉子29裝有側面長方型桿19、撥水桿20和轉子永磁鐵32。但是該技術的缺陷在于，把空氣中的氧先轉化這臭氧這從本質上來說并沒有增氧氧原子的數(shù)量，同時這種作法有造成環(huán)境污染的潛在風險；此外，由于氧氣在水中的溶解度在同等溫度下是與壓強成正比的，該裝置并未提及給容器加壓的裝置，也就是說其對污水的處理過程是在常壓下，那么不難算出其對水體溶解氧的提高是很有限的；第三，該技術要用到空氣壓縮機、臭氧發(fā)生器、水泵、電離子發(fā)生器等諸多用電設施，能耗高，系統(tǒng)操作與維護難度高，且臭氧發(fā)生器與電離子發(fā)生器都是高壓設備對操作人員有較大安全隱患不易安裝在潮濕易發(fā)生觸電事故的水處理備上；第四，該微氣泡技術的流水通路是M型，雖然增加了水和氣體的停留時間，但是因為是M型，對氣水混合物的阻力大，導致動力消耗大；最后，由于該技術沒有給出自動控制裝置，需要人力操作。
[0005]綜上所述，現(xiàn)階段急需一種能夠滿足工業(yè)需要的微細氣泡發(fā)生裝置。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的氣泡大，停留時間短，能耗高，結構復雜，氣蝕嚴重，易堵塞的弊端，提出一種強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔及其曝氣裝置，本裝置結構緊湊、占地面積小、能耗低、氧利用率高、低氣蝕、無堵塞等特點，適用于水中增氧領域，可替代傳統(tǒng)的溶氣罐,適合污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖等水體充氧曝氣或氣浮分離法等水處理技術。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明涉及一種強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔，罐體和依次設置于其內部的強磁渦旋管、強磁螺旋葉片以及若干對強磁磁鋼組，其中:強磁渦旋管位于罐體的內部前端，強磁螺旋葉片位于罐體的內部后端，強磁磁鋼組分別設置于強磁渦旋管內和強磁螺旋葉片的外緣。
[0009]所述的強磁渦旋管的剖面為矩形結構，其整體為渦旋狀方管結構，所述強磁磁鋼組固定設置于渦旋狀方管結構的內壁頂部和底部。
[0010]所述的強磁渦旋管上的強磁磁鋼組是由多塊N極磁鋼組和S極磁鋼組組成，該釹鐵硼磁鋼上設有若干固定孔，通過該固定孔實現(xiàn)與強磁渦旋管的固定連接，該釹鐵硼磁鋼的外表面設有環(huán)氧樹脂層。
[0011]所述的強磁螺旋葉片為等半徑等螺距的連續(xù)螺旋狀結構，所述的強磁磁鋼組固定設置于葉片的外緣。
[0012]所述的強磁渦旋管的兩端分別設有進水口和出水口，在進、出水口上分別設有進水壓力傳感器和出水壓力傳感器。
[0013]本發(fā)明涉及一種曝氣裝置，包括:上述強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔、文丘理管、控制器以及分別與之電連接的帶有流量調節(jié)閥的氧氣氣源和自吸式水泵，其中:文丘理管的輸入端分別與氧氣氣源和自吸式水泵相連，文丘理管的輸出端與強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔的入水口相連。
[0014]所述的強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔的出水口設有與控制器相連的釋放頭，該強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔的進水壓力傳感器和出水壓力傳感器分別與控制器相連；控制器的控制輸出線分別與釋放頭的控制輸出線和氧氣流量調節(jié)閥的控制輸出線相連實現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0015]所述的閉環(huán)控制通過進、出水壓力傳感器采集獲得的數(shù)據(jù)計算得到最佳閥門開度，并對氧氣流量調節(jié)閥和可控釋放頭的開度進行調節(jié)控制；使得強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔的工作壓力穩(wěn)定。
[0016]所述的最佳閥門開度通過以下方式獲得:a、當進水壓力高于負的0.1公斤時，閥門開度保持在50%固定不變(不對出水壓力進行采樣計算)；b、當進水壓力傳感器等于或低于負的0.1公斤時對出水壓力進行采樣計算，如果出水壓力低于0.4公斤就減小釋放頭的閥門開度，C、當進水壓力傳感器等于或低于負的0.1公斤且出水壓力高于0.45公斤就增大釋放頭的閥門開度。
[0017]所述的調節(jié)控制是指:1、當進水壓力高于負的0.1公斤時，氧氣流量調節(jié)閥關閉；
2、當進水壓力傳感器等于或低于負的0.1公斤，氧氣流量調節(jié)閥的開度按與出水壓力正比調節(jié)。
技術效果
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明對氧氣的利用率高，能大大提高水體中溶解氧的溶度，凈化水體降低C0D，同時對水體還有磁化作用，減小水體分子團大小，利于水體中濁物的絮凝和沉淀；本裝置僅需一個水泵需要消耗電能，水泵給水提供動力將其推入渦旋強磁磁場，使水流切害磁力線而成為帶電粒子；同時利用水泵的進水口能產(chǎn)生一定負壓的特性使其吸入氧氣或空氣，空氣與水的混合液在水泵的高速葉輪的作用下，被初步切割成小氣泡，隨后進入強磁渦旋后與水的帶電粒子碰撞并交換電子。隨著水泵的加壓進入螺旋磁場氣體基團與水分子基團破裂變成更小的分子基團，隨著壓力的升高氧的溶解度隨之提高，小的氧分子基團很容易被帶電的水分子捕獲面由分子態(tài)轉成離子態(tài)即被溶解。從而解決了常壓下水中溶解氧因過飽合而無法繼續(xù)提高的問題；此外，通過閉環(huán)式控制，本裝置能夠實現(xiàn)全自動工作，穩(wěn)定可靠操作簡便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明結構示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔示意圖；
[0021]圖3為圖2的A-A剖面示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明混合液流經(jīng)強磁渦旋管時的路徑示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明N極強磁磁鋼組安裝示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明S極強磁磁鋼組安裝示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明強磁螺旋葉片示意圖；
[0026]圖中:氧氣氣源1、氧氣流量調節(jié)閥2、自吸式水泵3、文丘理管4、強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔5、可控釋放頭6、出水管7、控制器8、進水壓力傳感器9、出水壓力傳感器10、強磁渦旋管11、強磁螺旋葉片12、進水管13、N極磁鋼組14、螺旋隔板15、和S極磁鋼組16、N極強磁磁鋼組17、S極強磁磁鋼組18、鉚釘19、下檔板20、上檔板21、半圓型螺旋葉22、軸23、強磁磁鋼24、鉚釘25。

【具體實施方式】
[0027]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0028]如圖1所示，本裝置包括:氧氣氣源1、氧氣流量調節(jié)閥2、自吸式水泵3、文丘理管
4、強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔5、可控釋放頭6、出水管7、控制器8、進水壓力傳感器9和出水壓力傳感器10，其中:氧氣氣源I通過氧氣流量調節(jié)閥2與文丘理管4的負壓接口連接；文丘理管4的進水口與自吸式水泵3的出水口連接，文丘理管4的出水口與強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔5的進水口連接；強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔5的出水口通過可控的釋放頭6與出水管7連接，強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔5的進水口和出水口分別設有進水壓力傳感器9與出水壓力傳感器10 ;進水壓力傳感器9、出水壓力傳感器10的信號線與控制器8的信號線連接，控制器8控制輸出線與氧氣流量調節(jié)閥2、可控的釋放頭6連接實現(xiàn)閉環(huán)控制。
[0029]如圖2所示，強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔5的進水側內部依次設有強磁渦旋管11和強磁螺旋葉片12。
[0030]如圖3、圖5、圖6所示，所述的強磁渦旋管11的剖面為矩形結構a，其整體為渦旋狀方管結構，包括:進水管13、上檔板21、下檔板20和螺旋隔板15，其中:N極磁鋼組14由多個釹鐵硼材質的N極強磁磁鋼組17通過鉚釘19均勻鉚接在下檔板20上；對應的S極強磁磁鋼組18通過鉚釘19均勻鉚接在上檔板21上。鉚接完成的兩塊磁鋼組上再敷上一層環(huán)氧樹脂，以使其表面的光滑平整以減少其對水流的阻力；同時環(huán)氧樹脂也起到一個保護層的作用，防止硬質顆粒物撞擊損壞磁鋼組。
[0031]如圖7所示，所述的強磁螺旋葉片12是由數(shù)個半圓型螺旋葉22連續(xù)焊接在軸23上而制成連續(xù)螺旋狀葉片。
[0032]所述的強磁螺旋葉片12的外緣通過鉚釘25鉚接有數(shù)個強磁磁鋼24并用環(huán)氧樹脂粘合為一體，強磁螺旋葉片12起到不斷改變水流方向加速離子撞擊并有效利用磁鋼能量的作用。
[0033]位于強磁螺旋葉片12上的強磁磁鋼24的極性方向相同。
[0034]本裝置在具體工作時，所述的自吸式水泵3產(chǎn)生的水流在流經(jīng)文丘理管4時會吸入大量來自氧氣氣源I的氧氣，形成氣水混合液，即混合液?；旌弦毫鹘?jīng)強磁渦旋管11時的路徑如圖4所示，當混合液沿進水管13進入強磁渦旋管11后會沿渦旋隔板15與N極磁鋼組14與S極磁鋼組16形成的渦旋型空腔前進，前進方向呈順時針螺渦旋型。由于N極磁鋼組14與S極磁鋼組16之間相互平行且都是由相互隔開，混合液在流經(jīng)強磁渦旋管11時，強磁渦旋管11給水流營造了一個不斷變化的磁場環(huán)境，根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知，變化的磁場會在其周圍的空間激發(fā)一種電場，這種電場就是渦旋電場。渦旋電場使混合液中的水與氧氣分子產(chǎn)生內能，而這種內能又因強磁渦旋管11的渦旋結構而增強；混合液中的水分子基團與氧氣分子基團在其內能的作用下來斷相互碰撞、并裂解成小的分子基團。
[0035]以下為本裝置的具體工作參數(shù):

【權利要求】
1.一種強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔，其特征在于，包括:罐體和依次設置于其內部的強磁渦旋管、強磁螺旋葉片以及若干對強磁磁鋼組，其中:強磁渦旋管位于罐體的內部前端，強磁螺旋葉片位于罐體的內部后端，強磁磁鋼組分別設置于強磁渦旋管內和強磁螺旋葉片的外緣。
2.根據(jù)權利要求1所述的強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔，其特征是，所述的強磁渦旋管的剖面為矩形結構，其整體為渦旋狀方管結構，所述強磁磁鋼組固定設置于渦旋狀方管結構的內壁頂部和底部。
3.根據(jù)權利要求2所述的強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔，其特征是，所述的強磁渦旋管上的強磁磁鋼組是由多塊N極磁鋼組和S極磁鋼組組成，該釹鐵硼磁鋼上設有若干固定孔，通過該固定孔實現(xiàn)與強磁渦旋管的固定連接； 所述的釹鐵硼磁鋼的外表面設有環(huán)氧樹脂層。
4.根據(jù)權利要求1所述的強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔，其特征是，所述的強磁螺旋葉片為等半徑等螺距的連續(xù)螺旋狀結構，所述的強磁磁鋼組固定設置于葉片的外緣。
5.根據(jù)權利要求1所述的強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔，其特征是，所述的強磁渦旋管的兩端分別設有進水口和出水口，在進、出水口上分別設有進水壓力傳感器和出水壓力傳感器。
6.一種曝氣裝置，其特征在于，包括:權利要求f 5中任一所述的強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔、文丘理管、控制器以及分別與之電連接的帶有流量調節(jié)閥的氧氣氣源和自吸式水泵，其中:文丘理管的輸入端分別與氧氣氣源和自吸式水泵相連，文丘理管的輸出端與強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔的入水口相連。
7.根據(jù)權利要求6所述的曝氣裝置，其特征是，所述的強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔的出水口設有與控制器相連的釋放頭，該強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔的進水壓力傳感器和出水壓力傳感器分別與控制器相連；控制器的控制輸出線分別與釋放頭的控制輸出線和氧氣流量調節(jié)閥的控制輸出線相連構成閉環(huán)式控制回路。
8.根據(jù)權利要求7所述的曝氣裝置，其特征是，所述的閉環(huán)控制通過進、出水壓力傳感器采集獲得的數(shù)據(jù)計算得到最佳閥門開度，并對氧氣流量調節(jié)閥和可控釋放頭的開度進行調節(jié)控制；使得強磁渦旋式超微細氣泡發(fā)生腔的工作壓力穩(wěn)定。
9.根據(jù)權利要求8所述的曝氣裝置，其特征是，所述的最佳閥門開度通過以下方式獲得:a、當進水壓力高于負的0.1公斤時，閥門開度保持在50%固定不變；b、當進水壓力傳感器等于或低于負的0.1公斤時對出水壓力進行采樣計算，如果出水壓力低于0.4公斤就減小釋放頭的閥門開度，C、當進水壓力傳感器等于或低于負的0.1公斤且出水壓力高于0.45公斤就增大釋放頭的閥門開度。
10.根據(jù)權利要求8所述的曝氣裝置，其特征是，所述的調節(jié)控制是指:1、當進水壓力高于負的0.1公斤時，氧氣流量調節(jié)閥關閉；2、當進水壓力傳感器等于或低于負的0.1公斤，氧氣流量調節(jié)閥的開度按與出水壓力正比調節(jié)。
【文檔編號】B01F3/04GK104163511SQ201410428726
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權日:2014年8月28日
【發(fā)明者】章永泰 申請人:上海佛欣流域環(huán)境治理有限公司