CN106629874A - 用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其技术方案要点是反应器包括收缩段、喉部和扩散段，并设置不同长径比的喉部、扩散段/收缩段，不同扩散角/收缩角的扩散段和收缩段。本发明的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器结构简单、无需添加任何药品或试剂、不存在加氯消毒副产品DBPs的危害，且操作方便、维护费用低，将喉部与扩散段/收缩段分开设计，二者可灵活自由组合，实现不同组合型式的文丘里式空化空蚀反应器。
Description
技术领域
本发明涉及一种消毒设备，更具体的说，它涉及一种用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器。
背景技术
随着我国经济的快速发展、城市化进程的加快，水污染问题日趋严重。由于饮用水源受到不同程度的污染，水中含有各种病原微生物，如细菌、病毒、原生动物等。病原微生物可使人及动物感染疾病，并通过生活污水排入水体传播疾病。早在19世纪末，法国微生物学家Pasteur、德国医生Koch就提出了“疾病细菌学”理论。其后，德国生物化学家Traube提出投加漂白粉来杀灭原水中的病原微生物，亦即用氯来消毒给水工程中原水以防止水传播疾病，自此一直成为饮用水消毒的常规技术。但近年来发现，氯在消毒的同时与水中有机化合物反应生成消毒副产品DBPs，其中最为常见的DBPs为三卤甲烷THMs(即三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷的总称)、卤乙酸HAAs等，这些副产品具有“三致”(致癌、致畸、致突变)作用，严重威胁着人们的身体健康。此外，病原微生物在水中通常以菌落、芽孢形式聚集，加氯消毒只能杀灭位于表层的病原微生物，难以杀灭隐藏在内部的病原微生物。水中细颗粒泥沙的絮凝作用会把病原微生物裹入其中使其免受氯化作用，并且某些病原微生物具有抵抗氯化作用的能力。另外，水厂加氯消毒的成本很高，消毒处理的周期较长。因此，亟需一种既安全又经济的饮用水消毒新技术。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便、维护成本低、无需添加任何药品或试剂、不存在加氯消毒副产品DBPs的危害的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其包括用于提高流速降低压力的收缩段、用于形成空泡并使空泡生长的喉部、用于使空泡溃灭产生空蚀作用破坏病原微生物的扩散段，收缩段开口较小的一端连接在喉部的一端，扩散段开口较小的一端连接喉部的另一端。
通过采用上述技术方案，水流通过收缩段后进入喉部，压力急剧下降，当水流压力低于相应温度下的饱和蒸汽压时，在喉部产生空泡形成空化水流，空泡随水流进入下游扩散段压力升高会使空泡溃灭发生空蚀作用。空泡溃灭时产生的冲击波、微射流会使病原微生物(细菌、病毒、原生动物等)的细胞、衣壳发生空蚀破坏，以便杀灭原水中病原微生物。
本发明进一步设置为：所述喉部的端面呈方形断面设置。
本发明进一步设置为：所述收缩段和扩散段与喉部连接的端面均呈方形断面设置。
本发明进一步设置为：所述喉部根据长径比的不同分为四种，分别为L/R＝10、L/R＝30、L/R＝60和L/R＝100。
本发明进一步设置为：所述扩散段与收缩段根据扩散角/收缩角的不同，扩散段/收缩段分为五种：α＝1.9°、α＝2.9°、α＝4.3°、α＝5.7°和α＝8.5°。
本发明进一步设置为：所述扩散段与收缩段对应于上述五种扩散角/收缩角，扩散段/收缩段的长径比L/R分别为L/R＝90、L/R＝60、L/R＝40、L/R＝30和L/R＝20。
本发明进一步设置为：所述喉部与扩散段上的前后两侧及顶部均设置有观察窗。
本发明进一步设置为：所述喉部与扩散段上的底部均设置有若干测压孔。
本发明进一步设置为：所述收缩段和扩散段与喉部连接处均通过法兰连接。
本发明进一步设置为：所述反应器为收缩段、喉部和扩散段的依次组合结构，分别设计不同长径比的喉部、扩散段/收缩段，不同扩散角/收缩角的扩散段/收缩段，灵活自由组合以实现不同组合型式的文丘里式空化空蚀反应器。
本发明具有下述优点：通过文丘里式空化空蚀反应器对饮用水进行消毒处理无需添加任何药品或试剂，不存在加氯消毒副产品DBPs的危害，且反应条件容易控制，能够提高产生空化空蚀的效率，通过收缩段、喉部和扩散段之间的组合，通过文丘里式空化空蚀反应器，使得杀灭原水中病原微生物，使得产生空化空蚀的设备简单，进一步降低了反应器的维护成本，通过设计了不同长径比L/R(L为喉部、扩散段/收缩段长度；R为喉部水力半径)的喉部和扩散段/收缩段、不同扩散角/收缩角的扩散段/收缩段，二者可灵活自由组合，实现不同组合型式的文丘里式空化空蚀反应器，使得能够用于不同的消毒场所，且提高反应器的空化空蚀效果，通过在喉部上设置观察窗，能够方便观测空泡的形成和生长情况，在扩散段上设置观察窗，使得能够方便观测空泡的溃灭情况以及使病原微生物发生空蚀破坏的过程，且喉部和扩散段的前后两侧和顶部均设置观察窗，能够便于观测者进行观测，避免了观测麻烦的情况，通过在喉部和扩散段上设置若干测压孔，使得能够便于连接压力测试仪器以采集各点实时压力，以便分析空化区和空蚀区的压力状况，通过收缩段、喉部和扩散段之间法兰连接设置，使得方便了反应器之间的拆装组合，能够简便操作过程和维护时间。
附图说明
图1为本发明用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器的主视图；
图2为本发明用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器的俯视图；
图3为本发明用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器的喉部的端面示意图；
图4为本发明用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器的喉部各长径比的结构示意图；
图5为本发明用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器的收缩段各长径比的结构示意图；
图6为本发明用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器的扩散段各长径比的结构示意图；
图7为本发明用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器的各个喉部与扩散段/收缩段组合的结构示意图。
图中：1、收缩段；2、喉部；3、扩散段；4、观察窗；5、测压孔。
具体实施方式
参照图1至7所示，本实施例的一种用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其包括用于提高流速降低压力的收缩段1、用于形成空泡并使空泡生长的喉部2、用于使空泡溃灭产生空蚀作用破坏病原微生物的扩散段3，收缩段1开口较小的一端连接在喉部2的一端，扩散段3开口较小的一端连接喉部2的另一端。
所述喉部2的端面呈方形断面设置，所述收缩段1和扩散段3与喉部2连接的端面均呈方形断面设置。
所述喉部2根据长径比的不同分为四种，分别为L/R＝10、L/R＝30、L/R＝60和L/R＝100。
所述扩散段3与收缩段1根据扩散角/收缩角的不同，扩散段3/收缩段1分为五种：α＝1.9°、α＝2.9°、α＝4.3°、α＝5.7°和α＝8.5°，所述扩散段3与收缩段1对应于上述五种扩散角/收缩角，扩散段3/收缩段1的长径比L/R分别为L/R＝90、L/R＝60、L/R＝40、L/R＝30和L/R＝20。
所述喉部2与扩散段3上的前后两侧及顶部均设置有观察窗4，所述喉部2与扩散段3上的底部均设置有若干测压孔5。
所述收缩段1和扩散段3与喉部2连接处均通过法兰连接。
所述反应器为收缩段1、喉部2和扩散段3的依次组合结构，分别设计不同长径比的喉部2、扩散段3/收缩段1，不同扩散角/收缩角的扩散段3/收缩段1，灵活自由组合以实现不同组合型式的文丘里式空化空蚀反应器。
通过采用上述技术方案，原水置于水箱中经水泵抽入循环管路，流经节流阀、并进入收缩段1、喉部2、扩散段3、背压阀等控制单元，并经转子流量计测定流量后回流至水箱，完成一个循环周期。原水流经反应器的收缩段1后，喉部2压力急剧下降，当液体压力低于相应温度下的饱和蒸汽压时发生空化，空泡随水流继续往前流动，在扩散段3压力升高使空泡溃灭产生空蚀作用。喉部2和扩散段3两侧及顶部设有机玻璃观察窗4、底部设测压孔5以便应用高速摄影机、三维粒子图像测速仪、压力数据采集系统等测试仪器观测空泡的形成、生长及溃灭情况；
文丘里式空化空蚀反应器为收缩段1、喉部2以及扩散段3，通过不同长径比L/R(L为喉部2长度；R为喉部2水力半径)的喉部2、不同扩散角/收缩角的扩散段3/收缩段1，且根据扩散角/收缩角的不同生成不同的扩散段3/收缩段1的长径比L/R(L为扩散段3/收缩段1长度；R为喉部2水力半径)，喉部2根据长径比的不同分为四种，分别为L/R＝10、L/R＝30、L/R＝60和L/R＝100，扩散段3/收缩段1的长径比L/R分别为L/R＝90、L/R＝60、L/R＝40、L/R＝30和L/R＝20，喉部2和扩散段3/收缩段1之间的依次组合，共形成二十种组合型式的文丘里式空化空蚀反应器。
通过文丘里式空化空蚀反应器对饮用水进行消毒处理无需添加任何药品或试剂，不存在加氯消毒副产品DBPs的危害，且反应条件容易控制，能够提高产生空化空蚀的效率，通过收缩段1、喉部2和扩散段3之间的组合，通过文丘里式空化空蚀反应器，使得杀灭原水中病原微生物，使得产生空化空蚀的设备简单，进一步降低了反应器的维护成本，通过设计了不同长径比L/R(L为喉部2、扩散段/3收缩段1长度；R为喉部2水力半径)的喉部2和扩散段3/收缩段1、不同扩散角/收缩角的扩散段3/收缩段1，二者可灵活自由组合，实现不同组合型式的文丘里式空化空蚀反应器，使得能够用于不同的消毒场所，且提高反应器的空化空蚀效果，通过在喉部2上设置观察窗4，能够方便观测空泡的形成和生长情况，在扩散段3上设置观察窗4，使得能够方便观测空泡的溃灭情况以及使病原微生物发生空蚀破坏的过程，且喉部2和扩散段3的前后两侧和顶部均设置观察窗4，能够便于观测者进行观测，避免了观测麻烦的情况，通过在喉部2和扩散段3上设置若干测压孔5，使得能够便于连接压力测试仪器以采集各点实时压力，以便分析空化区和空蚀区的压力状况，通过收缩段1、喉部2和扩散段3之间法兰连接设置，使得方便了反应器之间的拆装组合，能够简便操作过程和维护时间。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其特征在于：其包括用于提高流速降低压力的收缩段、用于形成空泡并使空泡生长的喉部、用于使空泡溃灭产生空蚀作用破坏病原微生物的扩散段，收缩段开口较小的一端连接在喉部的一端，扩散段开口较小的一端连接喉部的另一端。
2.根据权利要求1所述的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其特征在于：所述喉部的端面呈方形断面设置。
3.根据权利要求2所述的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其特征在于：所述收缩段和扩散段与喉部连接的端面均呈方形断面设置。
4.根据权利要求1所述的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其特征在于：所述喉部根据长径比的不同分为四种，分别为L/R＝10、L/R＝30、L/R＝60和L/R＝100。
5.根据权利要求4所述的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其特征在于：所述扩散段与收缩段根据扩散角/收缩角的不同，扩散段/收缩段分为五种：α＝1.9°、α＝2.9°、α＝4.3°、α＝5.7°和α＝8.5°。
6.根据权利要求5所述的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其特征在于：所述扩散段与收缩段对应于上述五种扩散角/收缩角，扩散段/收缩段的长径比L/R分别为L/R＝90、L/R＝60、L/R＝40、L/R＝30和L/R＝20。
7.根据权利要求1所述的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其特征在于：所述喉部与扩散段上的前后两侧及顶部均设置有观察窗。
8.根据权利要求1所述的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其特征在于：所述喉部与扩散段上的底部均设置有若干测压孔。
9.根据权利要求1所述的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其特征在于：所述收缩段和扩散段与喉部连接处均通过法兰连接。
10.根据权利要求6所述的用于饮用水消毒的文丘里式空化空蚀反应器，其特征在于：所述反应器为收缩段、喉部和扩散段的依次组合结构，分别设计不同长径比的喉部、扩散段/收缩段，不同扩散角/收缩角的扩散段/收缩段，灵活自由组合以实现不同组合型式的文丘里式空化空蚀反应器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170510 |