軸流式同軸膜管微細(xì)氣泡均混裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)廢水和含油污水氣浮處理用的微細(xì)氣泡兩相流發(fā)生裝置，特別是涉及一種同軸膜管組件微孔旋流發(fā)泡和微細(xì)氣泡與污水增壓均混的軸流式裝置及其工藝流程。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)微細(xì)氣泡的形成機(jī)理，氣浮處理技術(shù)分為加壓溶氣氣浮(Dissolved GasFlotat1n)、多相溶氣泵氣浮、誘導(dǎo)氣浮(Induced Gas Flotat1n)等，當(dāng)前工業(yè)廢水和含油污水(以下統(tǒng)稱(chēng)為污水)處理以加壓溶氣氣浮和誘導(dǎo)氣浮技術(shù)為主。
[0003]常規(guī)加壓溶氣氣浮技術(shù)所產(chǎn)生的氣泡顆粒細(xì)小，然而系統(tǒng)組成復(fù)雜，需要配套氣體壓縮機(jī)、填料溶氣罐、釋氣器等設(shè)備，使得設(shè)備運(yùn)行能耗較高且占地面積相對(duì)較大。多相溶氣泵氣浮技術(shù)如美國(guó)ExterranTM公司的ONYX-Micro Bubble泵、德國(guó)Edur公司的溶氣泵等，該系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)容易，但其功耗和泵自身的成本問(wèn)題不可忽視，并且多相溶氣泵對(duì)待處理污水存在著較強(qiáng)的乳化作用，會(huì)引起凈化效率的大幅度降低。誘導(dǎo)氣浮技術(shù)中的機(jī)械誘導(dǎo)氣浮缺點(diǎn)是機(jī)械系統(tǒng)所具有的轉(zhuǎn)動(dòng)部件維護(hù)復(fù)雜，同時(shí)系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行回流操作，而且葉輪旋切氣浮機(jī)存在液位控制難度較大、較易出現(xiàn)短流和死流區(qū)；水力誘導(dǎo)氣浮如美國(guó)Natco公司W(wǎng)emco ISF Systems及國(guó)內(nèi)YFP噴射式誘導(dǎo)氣浮機(jī)等，該技術(shù)的電能消耗低，同時(shí)射流器內(nèi)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，剪切力較小，不會(huì)造成粘附體的破散，但微氣泡粒徑較大，且其效率受射流器出口孔徑的影響較大，對(duì)進(jìn)入噴嘴的水質(zhì)和壓力要求較為苛刻，較小的波動(dòng)可能會(huì)對(duì)凈化效率造成較大影響。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有的加壓溶氣氣浮、多相溶氣泵氣浮、誘導(dǎo)氣浮技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在諸多的問(wèn)題，為此依托現(xiàn)有可行性技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)解決氣體利用效率，氣泡粒度、均勻度和發(fā)生量，氣泡與污水均混程度，加工與安裝等問(wèn)題，研制出新型微細(xì)氣泡均混裝置。該裝置將微孔旋流發(fā)泡技術(shù)和氣泡破碎均混技術(shù)有機(jī)結(jié)合，省去了加壓溶氣氣浮技術(shù)龐大的壓縮機(jī)、填料溶氣罐等設(shè)備，而且氣體的利用效率較高，同時(shí)有效克服了誘導(dǎo)氣浮技術(shù)對(duì)待處理污水流的強(qiáng)剪切作用，所產(chǎn)生氣泡的粒徑細(xì)小且量大，氣泡與污水相間的均混程度也較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有加壓溶氣氣浮和誘導(dǎo)氣浮技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供一種適合工業(yè)廢水和含油污水氣浮(包括旋流氣浮等)處理用的軸流式同軸膜管微細(xì)氣泡均混裝置。該微細(xì)氣泡均混裝置將微孔旋流發(fā)泡技術(shù)和氣泡破碎增壓均勻混合技術(shù)有機(jī)結(jié)合，并依據(jù)同軸膜管組件和電驅(qū)多級(jí)串聯(lián)螺旋葉片的特殊結(jié)構(gòu)，具備氣浮氣利用率高、微孔旋流和軸流破碎兩級(jí)發(fā)泡、膜管內(nèi)外雙向射流高效發(fā)泡、氣泡粒度微細(xì)、氣泡螺旋增壓均混、微細(xì)氣泡與污水均混程度高、增壓均混器自冷卻、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制等特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是開(kāi)發(fā)一種軸流式同軸膜管微細(xì)氣泡均混裝置，主要由破碎筒、增壓均混器、旋流體、膜管組件、發(fā)泡筒、穩(wěn)壓筒和氣液供給器幾部分組成。氣浮作業(yè)中，待處理的污水經(jīng)供液管匯和穩(wěn)壓筒進(jìn)入同軸膜管組件的內(nèi)外環(huán)腔并通過(guò)膜管壁上的旋流齒和高速旋轉(zhuǎn)旋流體上的旋流葉片形成連續(xù)旋轉(zhuǎn)液流，同時(shí)氣浮氣經(jīng)上供氣管匯進(jìn)入發(fā)泡筒并由下供氣管匯和穩(wěn)壓筒進(jìn)入同軸膜管組件的中環(huán)腔，通過(guò)膜管組件微孔流道射流切割而形成微細(xì)氣流，內(nèi)外環(huán)腔中的旋轉(zhuǎn)液流連續(xù)剪切沖刷內(nèi)外雙向微細(xì)氣流產(chǎn)生微氣泡后進(jìn)入破碎筒；變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)多級(jí)串聯(lián)螺旋葉片高速旋轉(zhuǎn)并強(qiáng)迫攜帶微氣泡的兩相流沿軸向繼續(xù)流動(dòng)以獲得更高的動(dòng)能，而且多級(jí)間旋向相反的螺旋葉片不斷剪切破碎兩相流中的氣泡產(chǎn)生粒度更小的微細(xì)氣泡并使微細(xì)氣泡與污水相間均勻混合形成氣泡流，與此同時(shí)螺旋葉片的多級(jí)擴(kuò)壓作用將氣泡流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能而完成增壓功會(huì)K。
[0007]破碎筒采用軸向雙筒構(gòu)造，筒腔中容納多級(jí)螺旋葉片，它包括破碎內(nèi)筒、破碎外筒、密封盒、排液管和壓力安全閥接頭，破碎內(nèi)筒和破碎外筒由內(nèi)而外同軸心布置并采用圓柱體和圓錐體相結(jié)合的筒體構(gòu)造，且其材質(zhì)均采用壓力容器材料Q345R，筒壁通體內(nèi)襯金屬陶瓷。破碎內(nèi)筒的筒盤(pán)和發(fā)泡筒的隔板將整個(gè)均混裝置分隔成破碎筒室、發(fā)泡筒室和穩(wěn)壓筒室三個(gè)由上而下布置的腔室，發(fā)泡筒室內(nèi)生成的兩相流進(jìn)入破碎筒室后形成氣浮所需的氣泡流。
[0008]破碎外筒由筒蓋和筒體兩部分組成，筒蓋和筒體間通過(guò)法蘭盤(pán)和雙頭螺柱進(jìn)行聯(lián)接并通過(guò)金屬墊片實(shí)現(xiàn)密封，筒蓋的中央孔腔用于放置密封盒，其腔壁上加工有等間距分層排列的環(huán)形凹槽，筒蓋四周對(duì)稱(chēng)分布排液管和壓力安全閥接頭且二者的出口朝向相反；筒體的柱面高度大于多級(jí)串聯(lián)螺旋葉片的總高度，所形成的氣泡流在其上部腔室緩沖后，經(jīng)由排液管排出破碎筒并進(jìn)入氣浮選裝置繼續(xù)浮選作業(yè)；筒體的錐面上對(duì)稱(chēng)布置有壓差變送器，且其外錐面的錐度大于內(nèi)錐面的錐度。破碎內(nèi)筒下部的筒盤(pán)下端面由內(nèi)而外同心布置有三層環(huán)形凹槽，凹槽的橫截面呈直角梯形，且最外兩層凹槽間的筒盤(pán)上加工有沿圓周均勻布置的倒圓錐形孔眼，錐孔大端圓周間相切，且錐孔大端圓周的內(nèi)包絡(luò)線(xiàn)直徑等于中膜管的外徑而其外包絡(luò)線(xiàn)直徑等于外膜管的內(nèi)徑；破碎內(nèi)筒錐體的外錐面錐度小于破碎外筒筒體的內(nèi)錐面錐度，保證兩錐面間的環(huán)形空間截面不斷收縮而使得攜帶微氣泡的兩相流壓力逐漸提升；破碎內(nèi)筒錐體的內(nèi)錐面采用倒圓錐面，其錐面小端圓面的直徑等于內(nèi)膜管的內(nèi)徑。破碎外筒筒體的內(nèi)錐面小端圓面、破碎內(nèi)筒錐體的外錐面小端圓面與內(nèi)錐面大端圓面相互間平齊且處于同一水平面。
[0009]密封盒采用填料密封和迷宮密封的上下雙重密封，實(shí)現(xiàn)增壓均混器旋轉(zhuǎn)部件中間軸與破碎筒間的密封；上部填料密封的填料選用油浸石棉盤(pán)根，通過(guò)螺紋壓蓋壓緊填料進(jìn)行密封并由法蘭盤(pán)和緊定螺釘實(shí)現(xiàn)密封盒與破碎外筒間的聯(lián)接，填料密封與迷宮密封間輔以墊片加強(qiáng)密封；而下部迷宮密封與破碎外筒筒蓋腔壁上的環(huán)形凹槽進(jìn)行配合，同時(shí)與中間軸間輔以三個(gè)沿軸向等間距均勻排列的O形密封圈實(shí)現(xiàn)密封。
[0010]增壓均混器依據(jù)電驅(qū)多級(jí)串聯(lián)螺旋葉片實(shí)現(xiàn)氣泡破碎增壓均混技術(shù)，完成軸流破碎第二級(jí)發(fā)泡并產(chǎn)生氣泡粒度微細(xì)的氣泡流，多級(jí)間旋向相反的螺旋葉片剪切破碎氣泡并且產(chǎn)生的微細(xì)氣泡與污水均混程度高，同時(shí)螺旋葉片的多級(jí)擴(kuò)壓作用實(shí)現(xiàn)微細(xì)氣泡的螺旋增壓且均混體與破碎筒所構(gòu)成的多環(huán)空構(gòu)造實(shí)現(xiàn)增壓均混器的自冷卻。增壓均混器包括多級(jí)螺旋葉片、均混體、變頻電機(jī)、支座、聯(lián)軸器、中間軸和傳動(dòng)軸，多級(jí)螺旋葉片和均混體的材質(zhì)選用超級(jí)雙向不銹鋼，而中間軸和傳動(dòng)軸的材質(zhì)選用合金鋼40MnB。變頻電機(jī)作為增壓均混器的動(dòng)力機(jī)，它通過(guò)定位螺栓接于支座的環(huán)板上并通過(guò)支座的支腿固定于破碎筒的頂端，電機(jī)軸通過(guò)聯(lián)軸器和緊固件與中間軸進(jìn)行聯(lián)接，變頻電機(jī)經(jīng)變頻器調(diào)速后由中間軸驅(qū)動(dòng)均混體和多級(jí)螺旋葉片高速旋轉(zhuǎn)。
[0011]中間軸用來(lái)將變頻電機(jī)的動(dòng)力傳遞至均混體，采用變截面的階梯回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，它包括上軸頭、上軸身和上軸頸。上軸頭位于中間軸的最上端，其上的鍵槽內(nèi)安裝平鍵后接于聯(lián)軸器；上軸身外環(huán)面進(jìn)行精細(xì)加工，分別與密封盒的填料密封和迷宮密封進(jìn)行配合；上軸頸實(shí)現(xiàn)中間軸與均混體間的聯(lián)接，其上端面與密封盒的下端面間保持間隙。傳動(dòng)軸上接中間軸而下連旋流軸，用來(lái)將變頻電機(jī)的動(dòng)力傳遞至旋流體，采用圓柱體形結(jié)構(gòu)，其下部加工有內(nèi)螺紋，且其下端面位于均混體下端面的上部。
[0012]均混體采用軸向圓柱筒體構(gòu)造，其下端面與破碎外筒筒體柱面的下端面和旋流軸下軸頸柱面的下端圓面相互間平齊且處于同一水平面。傳動(dòng)軸、破碎內(nèi)筒、均混體和破碎外筒由內(nèi)而外依次同軸心布置并形成三個(gè)環(huán)形空間，膜管組件發(fā)泡后形成兩股攜帶有微氣泡的兩相流并經(jīng)由破碎內(nèi)筒的筒盤(pán)進(jìn)入破碎筒和增壓均混器，其中內(nèi)膜管發(fā)泡所形成的兩相流順次流經(jīng)旋流軸與破碎內(nèi)筒、傳動(dòng)軸與破碎內(nèi)筒及破碎內(nèi)筒與均混體的環(huán)形空間，及時(shí)冷卻多級(jí)螺旋葉片壓縮兩相流而造成均混體筒壁的溫升，實(shí)現(xiàn)增壓均混器的自冷卻功能，而后兩相流進(jìn)入破碎內(nèi)筒和破碎外筒錐體的環(huán)形空腔內(nèi)并與中膜管和外膜管發(fā)泡所形成的兩相流進(jìn)行充分混合，再一起被吸入均混體與破碎外筒環(huán)形空間內(nèi)的多級(jí)螺旋葉片上。