軸流式同軸膜管微細氣泡均混裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工業廢水和含油污水氣浮處理用的微細氣泡兩相流發生裝置，特別是涉及一種同軸膜管組件微孔旋流發泡和微細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】
[0002]根據微細氣泡的形成機理，氣浮處理技術分為加壓溶氣氣浮(Dissolved GasFlotat1n)、多相溶氣泵氣浮、誘導氣浮(Induced Gas Flotat1n)等，當前工業廢水和含油污水(以下統稱為污水)處理以加壓溶氣氣浮和誘導氣浮技術為主。
[0003]常規加壓溶氣氣浮技術所產生的氣泡顆粒細小，然而系統組成復雜，需要配套氣體壓縮機、填料溶氣罐、釋氣器等設備，使得設備運行能耗較高且占地面積相對較大。多相溶氣泵氣浮技術如美國ExterranTM公司的ONYX-Micro Bubble泵、德國Edur公司的溶氣泵等，該系統配置簡單，運行維護容易，但其功耗和泵自身的成本問題不可忽視，并且多相溶氣泵對待處理污水存在著較強的乳化作用，會引起凈化效率的大幅度降低。誘導氣浮技術中的機械誘導氣浮缺點是機械系統所具有的轉動部件維護復雜，同時系統無法進行回流操作，而且葉輪旋切氣浮機存在液位控制難度較大、較易出現短流和死流區；水力誘導氣浮如美國Natco公司Wemco ISF Systems及國內YFP噴射式誘導氣浮機等，該技術的電能消耗低，同時射流器內沒有轉動部件，剪切力較小，不會造成粘附體的破散，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，對進入噴嘴的水質和壓力要求較為苛刻，較小的波動可能會對凈化效率造成較大影響。
[0004]綜上所述，現有的加壓溶氣氣浮、多相溶氣泵氣浮、誘導氣浮技術在現場應用中存在諸多的問題，為此依托現有可行性技術的基礎上，通過解決氣體利用效率，氣泡粒度、均勻度和發生量，氣泡與污水均混程度，加工與安裝等問題，研制出新型微細氣泡均混裝置。該裝置將微孔旋流發泡技術和氣泡破碎均混技術有機結合，省去了加壓溶氣氣浮技術龐大的壓縮機、填料溶氣罐等設備，而且氣體的利用效率較高，同時有效克服了誘導氣浮技術對待處理污水流的強剪切作用，所產生氣泡的粒徑細小且量大，氣泡與污水相間的均混程度也較高。
【發明內容】
[0005]為了克服現有加壓溶氣氣浮和誘導氣浮技術存在的缺陷和不足，本發明的目的是提供一種適合工業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氣泡均混裝置。該微細氣泡均混裝置將微孔旋流發泡技術和氣泡破碎增壓均勻混合技術有機結合，并依據同軸膜管組件和電驅多級串聯螺旋葉片的特殊結構，具備氣浮氣利用率高、微孔旋流和軸流破碎兩級發泡、膜管內外雙向射流高效發泡、氣泡粒度微細、氣泡螺旋增壓均混、微細氣泡與污水均混程度高、增壓均混器自冷卻、遠程自動控制等特點。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是開發一種軸流式同軸膜管微細氣泡均混裝置，主要由破碎筒、增壓均混器、旋流體、膜管組件、發泡筒、穩壓筒和氣液供給器幾部分組成。氣浮作業中，待處理的污水經供液管匯和穩壓筒進入同軸膜管組件的內外環腔并通過膜管壁上的旋流齒和高速旋轉旋流體上的旋流葉片形成連續旋轉液流，同時氣浮氣經上供氣管匯進入發泡筒并由下供氣管匯和穩壓筒進入同軸膜管組件的中環腔，通過膜管組件微孔流道射流切割而形成微細氣流，內外環腔中的旋轉液流連續剪切沖刷內外雙向微細氣流產生微氣泡后進入破碎筒；變頻電機驅動多級串聯螺旋葉片高速旋轉并強迫攜帶微氣泡的兩相流沿軸向繼續流動以獲得更高的動能，而且多級間旋向相反的螺旋葉片不斷剪切破碎兩相流中的氣泡產生粒度更小的微細氣泡并使微細氣泡與污水相間均勻混合形成氣泡流，與此同時螺旋葉片的多級擴壓作用將氣泡流的動能轉化為壓力能而完成增壓功會K。
[0007]破碎筒采用軸向雙筒構造，筒腔中容納多級螺旋葉片，它包括破碎內筒、破碎外筒、密封盒、排液管和壓力安全閥接頭，破碎內筒和破碎外筒由內而外同軸心布置并采用圓柱體和圓錐體相結合的筒體構造，且其材質均采用壓力容器材料Q345R，筒壁通體內襯金屬陶瓷。破碎內筒的筒盤和發泡筒的隔板將整個均混裝置分隔成破碎筒室、發泡筒室和穩壓筒室三個由上而下布置的腔室，發泡筒室內生成的兩相流進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，筒蓋和筒體間通過法蘭盤和雙頭螺柱進行聯接并通過金屬墊片實現密封，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形凹槽，筒蓋四周對稱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串聯螺旋葉片的總高度，所形成的氣泡流在其上部腔室緩沖后，經由排液管排出破碎筒并進入氣浮選裝置繼續浮選作業；筒體的錐面上對稱布置有壓差變送器，且其外錐面的錐度大于內錐面的錐度。破碎內筒下部的筒盤下端面由內而外同心布置有三層環形凹槽，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包絡線直徑等于中膜管的外徑而其外包絡線直徑等于外膜管的內徑；破碎內筒錐體的外錐面錐度小于破碎外筒筒體的內錐面錐度，保證兩錐面間的環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；破碎內筒錐體的內錐面采用倒圓錐面，其錐面小端圓面的直徑等于內膜管的內徑。破碎外筒筒體的內錐面小端圓面、破碎內筒錐體的外錐面小端圓面與內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，實現增壓均混器旋轉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根，通過螺紋壓蓋壓緊填料進行密封并由法蘭盤和緊定螺釘實現密封盒與破碎外筒間的聯接，填料密封與迷宮密封間輔以墊片加強密封；而下部迷宮密封與破碎外筒筒蓋腔壁上的環形凹槽進行配合，同時與中間軸間輔以三個沿軸向等間距均勻排列的O形密封圈實現密封。
[0010]增壓均混器依據電驅多級串聯螺旋葉片實現氣泡破碎增壓均混技術，完成軸流破碎第二級發泡并產生氣泡粒度微細的氣泡流，多級間旋向相反的螺旋葉片剪切破碎氣泡并且產生的微細氣泡與污水均混程度高，同時螺旋葉片的多級擴壓作用實現微細氣泡的螺旋增壓且均混體與破碎筒所構成的多環空構造實現增壓均混器的自冷卻。增壓均混器包括多級螺旋葉片、均混體、變頻電機、支座、聯軸器、中間軸和傳動軸，多級螺旋葉片和均混體的材質選用超級雙向不銹鋼，而中間軸和傳動軸的材質選用合金鋼40MnB。變頻電機作為增壓均混器的動力機，它通過定位螺栓接于支座的環板上并通過支座的支腿固定于破碎筒的頂端，電機軸通過聯軸器和緊固件與中間軸進行聯接，變頻電機經變頻器調速后由中間軸驅動均混體和多級螺旋葉片高速旋轉。
[0011]中間軸用來將變頻電機的動力傳遞至均混體，采用變截面的階梯回轉體結構，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，其上的鍵槽內安裝平鍵后接于聯軸器；上軸身外環面進行精細加工，分別與密封盒的填料密封和迷宮密封進行配合；上軸頸實現中間軸與均混體間的聯接，其上端面與密封盒的下端面間保持間隙。傳動軸上接中間軸而下連旋流軸，用來將變頻電機的動力傳遞至旋流體，采用圓柱體形結構，其下部加工有內螺紋，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。傳動軸、破碎內筒、均混體和破碎外筒由內而外依次同軸心布置并形成三個環形空間，膜管組件發泡后形成兩股攜帶有微氣泡的兩相流并經由破碎內筒的筒盤進入破碎筒和增壓均混器，其中內膜管發泡所形成的兩相流順次流經旋流軸與破碎內筒、傳動軸與破碎內筒及破碎內筒與均混體的環形空間，及時冷卻多級螺旋葉片壓縮兩相流而造成均混體筒壁的溫升，實現增壓均混器的自冷卻功能，而后兩相流進入破碎內筒和破碎外筒錐體的環形空腔內并與中膜管和外膜管發泡所形成的兩相流進行充分混合，再一起被吸入均混體與破碎外筒環形空間內的多級螺旋葉片上。