CN101143737B - 水处理设备中的微波谐振腔 - Google Patents
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Abstract
一种污水处理装置中的微波谐振腔，包括：一个腔体(1)；设置在所述腔体(1)内的环流管(2)，所述环流管(2)的进、出口端分别穿过所述腔体(1)的壁伸出所述腔体(1)外；成型在所述腔体(1)壁上，并贯通所述腔体(1)壁的微波能导入口(3)，所述微波能导入口(3)连接微波波导管；所述微波能导入口(3)为矩形形状，且两微波能导入口(3)的长边相互垂直。本发明的所述环流管(2)在所述腔体(1)内多层设置。本发明的反应釜结构是微波穿透能力得到提高，并相对减小了反应釜的体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理设备中的微波谐振腔。具体地说，是对现有技术中微波谐振腔结构提出的一种改进方案。
背景技术
微波能被应用于水处理的研究开始于1980年代，至今已经提出了多种相关的技术解决方案。在这些技术解决方案中，微波谐振腔都是必不可少的装置，如在中国专利文献CN2597456Y及CN1231213A中所公开的那样。在中国专利文献CN1231213A中公开的微波谐振腔为一种典型的结构，它包括其上设有微波输入口及流体进、出口和工作门的谐振腔，以及分别设于流体进口处和出口处的密封屏蔽器，谐振腔内设有专供流体在微波场中充分产生物化反应的流体环流器，谐振腔上部和下部分别设有与流体进、出口相连接的保证流体能按工艺要求连续给入和排出的装置。其中所述谐振腔内的流体环流器为纵向设置的环流管，该环流管为螺旋形管或者蛇形管。与家用微波炉不同的是，工业用微波污水处理系统是在污水的不断流动过程中进行微波照射的，因此在这样的设备中热对流传导基本上是被忽略的。微波对污水的处理主要是靠微波的透射能力来进行的。在现有技术中，对微波输入口都没有提出任何特殊的要求，而由于微波在水中的穿透能力是有限的，因而在现有技术的设计中，无论采用螺旋形管或者蛇形管都是单层设置的，以保证流经环流管中的污水能够受到充分的微波照射。进而为保证流经反应釜的污水受到充分的微波照射，就需要增加环流管的长度，在单层管的设置状态下就必然导致了反应釜的长度或半径，或者两者同时增加，其结果就是反应釜必须有足够大的体积，以容纳上述螺旋形管或者蛇形管。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提出一种在污水处理中提高微波穿透能力的微波谐振腔；
在解决上述技术问题的基础上，本发明进一步提出一种在一定的流速下，满足微波照射的时间要求的前提下，比现有技术的微波谐振腔体积减小的微波谐振腔。
为解决上述技术问题，本发明的污水处理装置中的微波谐振腔，包括：
一个腔体；
设置在所述腔体内的环流管，所述环流管的进、出口端分别穿过所述腔体的壁伸出所述腔体外；
成型在所述腔体壁上，并贯通所述腔体壁的微波能导入口，所述微波能导入口连接微波波导管；其中
所述微波能导入口为两个并分别成型在所述腔体的相对面的所述腔体壁上的矩形形状的开口，其中一个所述微波能导入口的长边沿水平方向设置，而另一个所述微波能导入口的长边沿竖直方向设置。
所述微波能导入口的长宽比为26/12～25/13。
所述腔体为矩形六面立方体，两个所述微波能导入口靠近各自所在的所述腔体壁一个角设置，并且其各自所靠进的菱角在所述矩形六面立方体上相距最远。
长边沿竖直方向设置的所述微波能导入口比长边沿水平方向设置的所述微波能导入口更靠近所邻近的所述谐振强的竖向棱边。
所述微波能导入口靠近所邻近的所述谐振强的竖向棱边的竖向边与该竖向棱边之间的距离为75～90毫米。
所述腔体的尺寸关系为：长:宽:高＝1970:1970:1302；所述腔体的高度：所述微波能导入口的长度＝1300:250～260。
所述环流管在所述腔体内多层设置。
所述环流管在所述腔体内按多行、多列折返设置。
所述环流管的内径为200～250毫米。
所述环流管与所述腔体壁之间的距离为80～120毫米，所述环流管各层或各行列管之间的间距为80～120毫米。
所述环流管采用聚四氟乙烯管盘绕而成，并采用聚丙烯作为所述环流管支撑体。
所述环流管采用石英玻璃管盘绕而成，并采用聚丙烯作为所述环流管支撑体。
所述环流管内壁覆盖有铝板或不锈钢板。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：微波能馈入口是跟根据微波驻波谐振加热原理，采用微波入射角与被加工介质成0度夹角。使微波能最大限度被介质吸收。两所述微波能导入口按纵向和横向布置，使微波能通过波导管传入谐振腔以后，导行波场的横向分量与纵向分量在谐振腔内形成正交迭加，提高了微波场强，同时使得场强分布更加均匀，被加工介质完全处在高强度微波能辐射中。由于所述反应釜的腔体是矩形六面立方体，微波经多次反射后仍然被介质吸收。在微波穿透能力提高的基础上，本发明的所述环流管在所述腔体内采用多层设置，延长了污水受微波照射的时间，提高了污水处理的效果。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明的污水处理设备中微波谐振腔壳体的一种实施方式的部分剖开的结构示意图；
图2是与图1同一实施例的中的环流管构造示意图，其中虚线表示谐振腔的内轮廓；
图3是本发明的污水处理设备中微波谐振腔的一个最佳实施例的部分剖开的结构示意图；
图4是显示图3所示实施例的中微波谐振腔壳体的部分剖开的结构示意图；
图5是显示图3所示实施例的中微波谐振腔内腔室的构造示意图；
图6是图3所示环流管在微波谐振腔中安装的立体结构示意图；
图7是图3所示环流管的一种替代形式的立体结构示意图。
具体实施方式
参见图1，为本发明的污水处理装置中的微波谐振腔，包括：一个腔体1、设置在所述腔体1内的环流管2以及成型在所述腔体1壁上的微波能导入口3。所述腔体1为圆柱形的。见图2所示，所述环流管2在所述腔体1内环绕设置两层，其的进、出口端分别穿过所述腔体1的壁伸出所述腔体1外。再见图1，所述微波能导入口3成型在所述腔体1壁上，并贯通所述腔体1壁的微波能导入口3，所述微波能导入口3连接微波波导管。其中，所述微波能导入口3为两个并分别成型在所述腔体1的相对面的所述腔体1壁上的矩形形状的开口，其中一个所述微波能导入口3的长边沿水平方向设置，而另一个所述微波能导入口3的长边沿竖直方向设置。所述微波能导入口3的长度为260毫米，宽度为120毫米。所述腔体1的高度为1250毫米，直径为2000毫米。所述环流管2的内径为200毫米。所述环流管2与所述腔体1壁之间的距离为80毫米，所述环流管2各层或各行列管之间的间距为80毫米。所述环流管2采用聚四氟乙烯管盘绕而成，并采用聚丙烯作为所述环流管2支撑体。所述环流管2内壁覆盖有不锈钢板。
参见图3至图6，为本发明的污水处理装置中的微波谐振腔，由图3可见，本实施例的微波谐振强包括一个腔体1、设置在所述腔体1内的环流管2以及成型在所述腔体1壁上的微波能导入口3。见图4，所述腔体1为矩形六面立方体。两个连接微波波导管的所述微波能导入口3靠近各自所在的所述腔体1壁一个角贯通地设置，所述微波能导入口3为矩形形状的开口，其中一个所述微波能导入口3的长边沿水平方向设置，而另一个所述微波能导入口3的长边沿竖直方向设置。并且其各自所靠进的菱角在所述矩形六面立方体上相距最远，见图5。长边沿竖直方向设置的所述微波能导入口3靠近所邻近的所述谐振强的竖向棱边的竖向边与该竖向棱边之间的距离为75毫米，而长边沿水平方向设置的所述微波能导入口3靠近所邻近的所述谐振强的竖向棱边的竖向边与该竖向棱边之间的距离为90毫米。所述微波能导入口3的长度为250毫米，宽度为130毫米。所述腔体1的尺寸为：长:宽:高＝1970毫米:1970毫米:1302毫米；在所述腔体1内设置环流管2，所述环流管2的进、出口端分别穿过所述腔体1的壁伸出所述腔体1外；所述环流管2的内径为250毫米，并如图6所示在所述腔体1内按多行、多列折返设置。所述环流管2与所述腔体1壁之间的距离为120毫米，所述环流管2各层或各行列管之间的间距为120毫米。所述环流管2采用石英玻璃管盘绕而成，并采用聚丙烯作为所述环流管2支撑体。所述环流管2内壁覆盖有铝板。
在上述实施例中，两个所述微波能导入口3通过所述波导管分别独自地连接一个微波源。
对于图3至图6所示的实施例，其中的所述环流管2还可以采用图7所示的盘绕式构造。
本发明的上述实施例在使用过程中，废水沿图中所示“进水”箭头流入处在所述微波谐振腔体1内的所述环流管2中。而微波能从分别横向和竖向设置的两个所述微波能导入口3倒入到所述微波谐振腔中。已知单位体积的物质内吸收的(转化为热能损耗)微波功率Pa与电场(磁场)强度E、物质的损耗角正切tgδ和频率f成正比关系，物质在微波场中吸收的微波能全部转化为热能。所以微波功率Pa即为单位时间内在单位体积物质中产生的能量。由此可见，要想提高单位体积的物质单位体积的物质内吸收的(转化为热能损耗)微波功率Pa，只有增强电场(磁场)强度E、物质的损耗角正切tgδ和频率f。依照微波谐振腔电场E与微波传输方向相互垂直的特性，微波能通过本发明所述谐振腔上成型的两纵、横方向相互垂直的所述微波能导入口3传入所述微波谐振腔以后，来自两所述微波能导入口3的微波刚好使微波场E形成相互垂直的关系，在所述微波谐振腔内正交迭加，在谐振腔内形成无数个谐振点，大大增强了谐振场强。使流经所述微波谐振腔的污水完全处在高强度微波能辐射中，得到全方位的穿透作用。从而提高了单位体积的物质内被吸收的(转化为热能损耗)微波功率Pa，进而大大提高流经废水的理化反应速度，提高污水处理效率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (11)
1. 一种污水处理装置中的微波谐振腔，包括：
一个腔体(1)；
设置在所述腔体(1)内的环流管(2)，所述环流管(2)的进、出口端分别穿过所述腔体(1)的壁伸出所述腔体(1)外；
成型在所述腔体(1)壁上，并贯通所述腔体(1)壁的微波能导入口(3)，所述微波能导入口(3)连接微波波导管；
其特征在于：
所述微波能导入口(3)为两个并分别成型在所述腔体(1)的相对面的所述腔体(1)壁上的矩形形状的开口，其中一个所述微波能导入口(3)的长边沿水平方向设置，而另一个所述微波能导入口(3)的长边沿竖直方向设置。
2. 根据权利要求1所述的微波谐振腔，其特征在于：所述微波能导入口(3)的长宽比为26/12～25/13。
3. 根据权利要求1或2所述的微波谐振腔，其特征在于：所述腔体(1)为矩形六面立方体，两个所述微波能导入口(3)靠近各自所在的所述腔体(1)壁一个角设置，并且其各自所靠进的菱角在所述矩形六面立方体上相距最远。
4. 根据权利要求3述的微波谐振腔，其特征在于：长边沿竖直方向设置的所述微波能导入口(3)比长边沿水平方向设置的所述微波能导入口(3)更靠近所邻近的所述谐振强的竖向棱边。
5. 根据权利要求3述的微波谐振腔，其特征在于：所述微波能导入口(3)靠近所邻近的所述谐振强的竖向棱边的竖向边与该竖向棱边之间的距离为75～90毫米。
6. 根据权利要求3述的微波谐振腔，其特征在于：所述腔体(1)的尺寸关系为：长:宽:高＝1970:1970:1302；所述腔体(1)的高度：所述微波能导入口(3)的长度＝1300:250～260。
7. 根据权利要求1所述的微波谐振腔，其特征在于：所述环流管(2)在所述腔体(1)内多层设置，或按多行、多列折返设置。
8. 根据权利要求7所述的微波谐振腔，其特征在于：所述环流管(2)的内径为200～250毫米。
9. 根据权利要求7或8之一任意一项所述的微波谐振腔，其特征在于：所述环流管(2)与所述腔体(1)壁之间的距离为80～120毫米，所述环流管(2)各层或各行列管之间的间距为80～120毫米。
10. 根据权利要求7或8之一任意一项所述的微波谐振腔，其特征在于：所述环流管(2)采用聚四氟乙烯管，或石英玻璃管盘绕而成；并采用聚丙烯作为所述环流管(2)支撑体。
11. 根据权利要求10所述的微波谐振腔，其特征在于：所述环流管(2)内壁覆盖有铝板或不锈钢板。
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