CN105540736B - 一种撞击流水力发声空化环流反应器 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的一种撞击流水力发声空化环流反应器，是在外筒内腔设置导流筒，在外筒的上部开有出水口，在导流筒的下方或者底端两壁之间设置有与进水管道连通的水力发声器，水力发声器的进水方向与外筒的中心轴垂直，水力发声器是由第一固定盘、连接杆、第一喷嘴、第二固定盘、第二喷嘴和振动杆连接构成，本发明能够大大提高水力空化降解效果，提高水处理能力，同时，空化能耗低，成本较低，结构简单，操作方便，易于安装和拆卸，适于废水超声处理。

Description

一种撞击流水力发声空化环流反应器

技术领域

本发明属于液态流体空化发生装置研究技术领域，尤其涉及一种利用水力声空化强化降解处理有机污染物废水的撞击流水力发声空化环流反应器。

技术背景

随着人口的增长,社会经济的不断发展,污水的排放量与日俱增,水污染问题已对人类生存和社会发展构成了越来越严重的威胁,防止水体恶化,保护水资源,已经成为人类共同追求的目标。传统的处理方法在防治水体污染方面已经并正在发挥着重要的作用。但由于废水量的不断增加,组成成份的日趋复杂,对废水处理的日趋严格,传统的处理方法在多功能性,高效稳定性,和经济合理性方面难以满足不断提高的环境要求，因此高环境的要求需要有新的技术为之配套。空化作为一种物理方法处理污水技术，具有高效能，成本低，并具有不产生二次污染，被称为“绿色水处理”，受到了广泛的关注。

目前研究主要是超声空化和水力空化，近年来,对超声空化技术的化学反应的深人研究发现其在特种污水处理方面效果明显。超声空化虽然空化强度高，但在总能耗中只有5％～10％用于空化，其余90％～95％的能量是以热能的形式使系统升温，这使得超声空化的应用受到极大的限制，难以实现工业化。随着水力空化的深入研究，水力空化在污水处理方面潜力巨大，具有简便易行、能耗低、效率高等特点，从能效和规模化方面比较，水力空化技术比超声空化技术更具有优势。但水力空化处理存在空化强度较低的缺点，因此设计一种具有超声空化强度高，水力空化能耗低、效率高的水力发声空化设备就显得尤为重要。

发明内容

为了能够有效克服传统水力空化所存在的关键技术缺陷，以达到提高和强化空化处理废水效果的目的，本发明提供了一种能够使流体生成大量自由基，有效提高水力空化降解有机污染物的能力，并且气液混合均匀、传质传热效果好、操作方便、易于管理、成本低、结构简单的撞击流水力发声空化环流反应器。

本发明所采用的技术方案是：该撞击流水力发声空化环流反应器包括外筒以及设置在外筒内腔的导流筒，在外筒的上部开有出水口，在导流筒的下方或者底端两壁之间设置有与进水管道连通的水力发声器，水力发声器的进水方向与外筒的中心轴垂直；

所述水力发声器由第一固定盘、连接杆、第一喷嘴、第二喷嘴、振动杆以及第二固定盘组成，第一固定盘和第二固定盘通过连接杆连接，在第一固定盘和第二固定盘的中心位置分别设置有收敛型的第一喷嘴和第二喷嘴，第一喷嘴与第二喷嘴的喷口相对并且其中心轴在同一条直线上，在第一喷嘴的外侧沿着圆周方向设置有振动杆，振动杆的另一端与第二固定盘固定并且与第一喷嘴、第二喷嘴的中心轴平行。

上述第一喷嘴和第二喷嘴的入口直径D与出口直径d之间满足：D/d＝1:0.4～0.7，第一喷嘴与第二喷嘴之间的间距L＝1.5～4.0mm。

上述振动杆在第一喷嘴、第二喷嘴的外侧同一圆周上均匀分布。

上述第一喷嘴的外壁距振动杆的径向距离H是0.5～1.5mm。

上述第一喷嘴和第二喷嘴距离外筒底部的高度为10～20cm。

本发明的撞击流水力发声空化环流反应器，是利用水流分别从水力发声器中相对设置的第一喷嘴和第二喷嘴内的收敛型通道射出，形成相对方向的射流，产生冲击，在撞击面上产生波动压力，向四周扩散，从而对外侧的振动杆产生振动，引起振动杆振动发声，作用在周围水体上产生大量的自由基，与此同时，在撞击面上产生大量的微气泡，产生超声空化效应，微气泡随着液体向上运动进入导流筒，与液体充分混合，增强了气液间的传质和传热效果，而且本发明大大提高水力空化降解效果，提高水处理能力，空化能耗低，成本较低，结构简单，操作方便，易于安装和拆卸，适于废水超声处理。

附图说明

图1为实施例1的撞击流水力发声空化环流反应器的结构示意图。

图2为图1中水力发声器4的结构示意图。

图3为实施例2的撞击流水力发声空化环流反应器的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。

实施例1

由图1可知，本实施例的水力发声空化环流反应器是由外筒1、导流筒2、固定杆3以及水力发声器4组成。

本实施例的外筒1是直径为60cm的圆筒结构，在该外筒1的上部侧壁上开有出水口，在外筒1的内腔距离外筒1底部45cm的位置通过固定杆3和螺纹紧固件固定安装有一个直径为50cm的导流筒2，该导流筒2的中心轴与外筒1的中心轴重合，导流筒2的下端口距离外筒1底部的高度是20cm，在导流筒2的正下方通过固定杆3水平安装有水力发声器4。

参见图2，本实施例的水力发声器4是由第一固定盘4-1、连接杆4-2、第一喷嘴4-3、第二固定盘4-6、第二喷嘴4-5和振动杆4-4连接构成。其中，第一固定盘4-1和第二固定盘4-6之间通过焊接方式连接的连接杆4-2固定，均采用不锈钢材质，为了保证连接稳定，连接杆4-2分布在第一固定盘4-1和第二固定盘4-6的边沿处并且在同一圆周上均匀分布。在第一固定盘4-1的中心位置加工有中心安装孔，在中心安装孔内用螺纹方式安装有与延伸至外筒1外部的进水管道连通的第一喷嘴4-3，本实施例的第一喷嘴4-3的外部是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，第一喷嘴4-3的中心轴与外筒1的中心轴垂直，且第一喷嘴4-3的外壁距离外筒1底部的高度是12cm，第一喷嘴4-3内部的锥形管段长度是34mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为4mm，d/D＝0.5，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是4mm，长度是4mm。在第一固定盘4-11盘面上第一喷嘴4-3的外侧焊接有振动杆4-4，振动杆4-4是4个，在第一喷嘴4-3的外侧同一圆周上均匀分布，该振动杆4-4的另一端焊接在第二固定盘4-6上且与第一喷嘴4-3的中心轴平行，振动杆4-4的直径是1.5mm，长度为78mm，必须保证是细长杆状，振动杆4-4距第一喷嘴4-3外壁的径向距离H是1mm。

在第二固定盘4-6的中心位置加工有中心安装孔，在中心安装孔内用螺纹方式安装有与第一喷嘴4-3并列连接在进水管道上的第二喷嘴4-5，第二喷嘴4-5与第一喷嘴4-3的喷口相对且喷口之间的水平间距L是2mm，距离外筒1底部的高度是12cm，第二喷嘴4-5与第一喷嘴4-3关于导流筒2的中心轴对称。本实施例的第二喷嘴4-5与第一喷嘴4-3的结构相同且进水方向相对，该第二喷嘴4-5的外部也是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，锥形管段长度是34mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为4mm，d/D＝0.5，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是4mm，长度是4mm。

使用时，进水管的水流分别从第一喷嘴4-3和第二喷嘴4-5的进水口进入，经相对方向的第一喷嘴4-3和第二喷嘴4-5的出水口出射的射流相互碰撞，形成沿径向扩散的撞击流，撞击流扩散引起细长振动杆4-4振动发声，所产生的的超声引起微气泡空化，微气泡随着液体向上运动进入导流筒2，在导流筒2内进一步与液体混合，由于导流筒2内液体与气体接触后其气含率高于导流筒2外的气含率，导流筒2中两相混合，密度较低，在导流筒2顶部气液混合，与导流筒2外侧形成密度差，形成导流筒2内向上、外环向下的循环流动，实现气液间的进一步混合，增强了气液间的传质和传热效果。

实施例2

参见图3，本实施例的水力发声器4是直接固定在导流筒2的底端侧壁上，即在导流筒2底端相对的两侧壁上在同一高度位置分别安装有接头5，该接头5属于常用水管接头，其能够方便水力发声器4拆装，即接头5的一端分别与延伸至外筒1外部的进水管道连通，另一端分别与水力发声器4的第一喷嘴4-3、第二喷嘴4-5连通。

本实施例的第一喷嘴4-3的外部是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，第一喷嘴4-3的中心轴与外筒1的中心轴垂直，且第一喷嘴4-3的外壁距离外筒1底部的高度是20cm，第一喷嘴4-3内部的锥形管段的长度是32mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为3.2mm，d/D＝0.4，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是3.2mm，长度是6mm。在第一固定盘4-11盘面上第一喷嘴4-3的外侧焊接有振动杆4-4，振动杆4-4是3个，在第一喷嘴4-3的外侧同一圆周上均匀分布，该振动杆4-4的另一端焊接在第二固定盘4-6上且与第一喷嘴4-3的中心轴平行，振动杆4-4的直径是3mm，长度为82mm，必须保证是细长杆状，振动杆4-4距第一喷嘴4-3外壁的径向距离H是0.5mm。

本实施例的第二喷嘴4-5与第一喷嘴4-3的喷口相对且喷口之间的水平间距L是1.5mm，距离外筒1底部的高度是20cm，第二喷嘴4-5的结构与第一喷嘴4-3相同且进水方向与第一喷嘴4-3相对，该第二喷嘴4-5的外部也是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，锥形管段长度是34mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为3.2mm，d/D＝0.4，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是3.2mm，长度是6mm。

其他的部件及连接关系、工作原理与实施例1相同。

实施例3

本实施例的水力发声器4，在第一固定盘4-1的中心位置加工有中心安装孔，在中心安装孔内用螺纹方式安装有第一喷嘴4-3，第一喷嘴4-3的中心轴与外筒1的中心轴垂直，且第一喷嘴4-3的外壁距离外筒1底部的高度是10cm，本实施例的第一喷嘴4-3外部是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，其内部锥形管段的长度是38mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为5.6mm，d/D＝0.7，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是5.6mm，长度是3mm。在第一固定盘4-11盘面上第一喷嘴4-3的外侧焊接有振动杆4-4，振动杆4-4是8个，在第一喷嘴4-3的外侧同一圆周上均匀分布，该振动杆4-4的另一端焊接在第二固定盘4-6上且与第一喷嘴4-3的中心轴平行，振动杆4-4的直径是2mm，长度为88mm，必须保证是细长杆状，振动杆4-4距第一喷嘴4-3外壁的径向距离H是1.5mm。

在第二固定盘4-6的中心位置加工有中心安装孔，在中心安装孔内用螺纹方式安装有与第一喷嘴4-3并列连接在进水管道上的第二喷嘴4-5，第二喷嘴4-5与第一喷嘴4-3的喷口相对且喷口之间水平间距L为4mm，距离外筒1底部的高度是10cm，本实施例的第二喷嘴4-5与第一喷嘴4-3的结构相同，且进水方向相对，该第二喷嘴4-5的外部也是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，其内部锥形管段的长度是38mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为5.6mm，d/D＝0.7，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是5.6mm，长度是3mm。

其他的部件及连接关系、工作原理与实施例1相同。

本发明的水力发声器4的安装可以根据外筒1、导流筒2的规格以及处理水量进行适当调节，外筒1与导流筒2的直径、筒高以及第一喷嘴4-3、第二喷嘴4-5以及振动杆4-4的设计尺寸以及间距均可根据实际水处理量以及处理要求进行调整。

Claims (5)

1.一种撞击流水力发声空化环流反应器，包括外筒(1)以及设置在外筒(1)内腔的导流筒(2)，在外筒(1)的上部开有出水口，其特征在于：在导流筒(2)的下方或者底端两壁之间设置有与进水管道连通的水力发声器(4)；

所述水力发声器(4)由第一固定盘(4-1)、连接杆(4-2)、第一喷嘴(4-3)、第二喷嘴(4-5)、振动杆(4-4)以及第二固定盘(4-6)组成，第一固定盘(4-1)和第二固定盘(4-6)通过连接杆(4-2)连接，在第一固定盘(4-1)和第二固定盘(4-6)的中心位置分别设置有收敛型的第一喷嘴(4-3)和第二喷嘴(4-5)，第一喷嘴(4-3)与第二喷嘴(4-5)的喷口相对并且其中心轴在同一条直线上，在第一喷嘴(4-3)的外侧沿着圆周方向设置有振动杆(4-4)，振动杆(4-4)的另一端与第二固定盘(4-6)固定并且与第一喷嘴(4-3)、第二喷嘴(4-5)的中心轴平行。

2.根据权利要求1所述的撞击流水力发声空化环流反应器，其特征在于：所述第一喷嘴(4-3)和第二喷嘴(4-5)的入口直径D与出口直径d之间满足：D/d＝1:0.4～0.7，第一喷嘴(4-3)与第二喷嘴(4-5)之间的间距L＝1.5～4.0mm。

3.根据权利要求1所述的撞击流水力发声空化环流反应器，其特征在于：所述振动杆(4-4)在第一喷嘴(4-3)、第二喷嘴(4-5)的外侧同一圆周上均匀分布。

4.根据权利要求1所述的撞击流水力发声空化环流反应器，其特征在于：所述第一喷嘴(4-3)的外壁距振动杆(4-4)的径向距离H是0.5～1.5mm。

5.根据权利要求4所述的撞击流水力发声空化环流反应器，其特征在于：所述第一喷嘴(4-3)和第二喷嘴(4-5)距离外筒(1)底部的高度为10～20cm。