CN107043150A - 一种超声气升式环流反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超声气升式环流反应器，它包括可拆卸的外筒、与所述外筒同心安装的内筒、设置在所述外筒表面的恒温夹套、整流挡板、液体分布器和气动超声探头，所述的整流挡板可拆卸水平设置在所述内筒与所述外筒之间的环隙上半部分，所述的液体分布器设置在所述内筒的筒底，所述内筒的正下方设有气动超声探头，所述外筒的筒壁上分别设有液相物料进口和液相物料出口，所述外筒的顶部设有气体出口，所述的液相物料进口连通所述的液体分布器。此反应器结合超声声化学和内环流的作用，具有反应效率高，传质传热性能好等优点，可广泛应用于废水的处理，尤其适用于处理高浓度工业废水。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，涉及一种新型气液环流反应器，具体涉及一种用于处理高浓度工业废水的超声气升式环流反应器。
背景技术
气升式环流反应器即在鼓泡塔的基础上内增设导流装置,形成独立的上升区和下降区，以气体为动力，靠导流装置的导流，形成气液混合物有序循环的装置。主要原理是通过空气管道向升流管中通入空气，使管中气液混合物的密度减小,同时水流从降流管底部进入升流管,实现气、液或气、液、固混合物的循环流动。
气升式环流反应器的混合、传质性能好，供气效率高，剪切力低，目前已被广泛应用于生物处理有机废水、生物发酵、合成等领域，气升式环流反应器对各种工业废水，如化纤废水、焦化废水、石油废水、啤酒废水等均有较好的处理效果。但该反应器在处理废水时仍存在如何进一步提高传质效率、提高气体分布等问题。
发明内容
本发明的目的在于在传统的气升式环流反应器基础上，提出一种改进的气升式环流反应器，主要利用超声和内环流的协同作用加强气液两相传质，适用于处理高浓度难降解的工业废水。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种超声气升式环流反应器，它包括可拆卸的外筒、与所述外筒同心安装的内筒、设置在所述外筒表面的恒温夹套、整流挡板、液体分布器和气动超声探头，所述的整流挡板可拆卸水平设置在所述内筒与所述外筒之间的环隙上半部分，所述的液体分布器设置在所述内筒的筒底，所述内筒的正下方设有气动超声探头，所述外筒的筒壁上分别设有液相物料进口和液相物料出口，所述外筒的顶部设有气体出口，所述的液相物料进口连通所述的液体分布器。
所述的液体分布器为水平环设于所述内筒内壁的环形管，所述环形管的管壁上均布有多个开口向上的喷射孔。
所述的气动超声探头设在所述内筒的正下方，与所述内筒的底部留有一定距离。此距离可根据设计进行调节，且与外筒通过外部接口固定。
所述的整流挡板上均设有多个圆孔。所述的圆孔的直径为0.5cm。
所述外筒的底部设有基座用于保持超声气升式环流反应器运行时的稳定。
所述恒温夹套的循环优选为主动循环，即使用泵强制循环，用于使反应器用于升温或冷却，有利于液体循环，加强液体传质和传热。
本发明超声气升式环流反应器中用于产生气泡和超声波的气动超声探头位于内筒正下方，超声波使得环流反应器中初始气泡的尺寸明显减小，布气更加均匀，布气效果良好，在气泡上升过程中的聚并现象也明显缓解。另外环布于内筒内壁的液体分布器上均设多个喷射孔，液相物料竖直进入反应器内筒，避免与气泡直接接触，造成局部的返混和湍流。
本发明超声气升式环流反应器中位于内筒与外筒之间环隙的上半部分水平设置的整流挡板，当气速较高时，循环液速和气泡上升速度增大，气体停留时间减少，降低反应速率；且循环液速过大，会夹带气泡进入降液管，影响气液分离效果，整流挡板的增设对环隙中液体的气泡破碎和整流作用效果显著。另外由于挡板可拆卸，对于不同来源，不同目标污染物的废水，可考虑是否设置挡板以达到处理效果。
本发明超声气升式环流反应器中位于外筒表面的恒温夹套,恒温夹套优选主动循环，即使用泵强制循环，可以使反应器用于升温或冷却，有利于液体循环，加强液体传质和传热。
利用超声波净化工业废水是近几年发展起来的一种新的废水处理技术。超声波降解废水中的污染物主要是在空化效应的作用下，产生高温高压和羟基自由基，空化产生的高温高压足以使空化气泡表层的水分子超过超临界状态成为超临界水。另外，超声波将气泡粉碎成更多微小气核，增大了气液接触面积，且可以更好的活化和加快气液表面更新率，提高两相传质传热。本发明研究发现，气动超声装置和气升式环流反应器联合处理高浓度工业废水的效果显著大于两者单独使用的效果之和，具有显著的进步。
本发明的有益效果：
本发明的超声气升式环流反应器改善反应器的布气效果，缓解气泡上升过程中的聚并现象，提高反应器的传质效率。此反应器结合超声声化学和内环流的作用，具有反应效率高，传质传热性能好等优点，可广泛应用于废水的处理，尤其适用于处理高浓度工业废水。
附图说明
图1为发明的超声气升式环流反应器的主视图。
图2为发明的超声气升式环流反应器的进水管的俯视图。
图3为发明的超声气升式环流反应器的整流挡板的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的结构：
如图1所示，一种超声气升式环流反应器，它包括可拆卸的外筒1、与所述外筒同心安装的内筒2、设置在所述外筒表面的恒温夹套3、整流挡板6、液体分布器9和气动超声探头7，所述的整流挡板6可拆卸水平设置在所述内筒2与所述外筒1之间的环隙上半部分，所述的液体分布器9设置在所述内筒2的筒底，所述内筒2的正下方设有气动超声探头7，所述外筒1的筒壁上分别设有液相物料进口4和液相物料出口5，所述外筒1的顶部设有气体出口8，所述的液相物料进口4连通所述的液体分布器9。
所述的液体分布器9为水平环设于所述内筒2内壁的环形管，所述环形管的管壁上均布有15～20个开口向上的喷射孔10。
所述的气动超声探头7设在所述内筒2的正下方，与所述内筒2的底部留有一定距离。此距离可根据设计进行调节，且与外筒1通过外部接口固定。
所述的整流挡板6上均设有多个圆孔11。所述的圆孔的直径为0.5cm，约55,60,65,70个。
所述外筒1的底部设有基座12用于保持超声气升式环流反应器运行时的稳定。所述恒温夹套3的循环优选主动循环，即使用泵强制循环，可以使反应器用于升温或冷却，有利于液体循环，加强液体传质和传热。所述恒温夹套3的进水口13和出水口14分设在夹套的两侧，出水口14在上，进水口13在下。
在超声气升式环流反应器中通过设在所述外筒1筒壁上的液相物料进口4加入废水，所述废水通过液体分布器9上的喷射孔10向上喷射，开启恒温夹套3，控制反应温度，同时开启超声处理器，气动超声探头7产生气泡和超声波，在超声波作用下反应，形成内环流循环搅动，尾气由气体出口8离开反应器，连接尾气收集装置，反应一定时间后，液体经设在所述外筒1侧壁的液相物料出口5排出。
Claims (7)
1.一种超声气升式环流反应器，其特征在于它包括可拆卸的外筒、与所述外筒同心安装的内筒、设置在所述外筒表面的恒温夹套、整流挡板、液体分布器和气动超声探头，所述的整流挡板可拆卸水平设置在所述内筒与所述外筒之间的环隙上半部分，所述的液体分布器设置在所述内筒的筒底，所述内筒的正下方设有气动超声探头，所述外筒的筒壁上分别设有液相物料进口和液相物料出口，所述外筒的顶部设有气体出口，所述的液相物料进口连通所述的液体分布器。
2.根据权利要求1所述的超声气升式环流反应器，其特征在于：所述的液体分布器为水平环设于所述内筒内壁的环形管，所述环形管的管壁上均布有多个开口向上的喷射孔。
3.根据权利要求1所述的超声气升式环流反应器，其特征在于：所述的气动超声探头设在所述内筒的正下方，与所述内筒的底部留有一定距离。
4.根据权利要求1所述的超声气升式环流反应器，其特征在于：所述的整流挡板上均设有多个圆孔。
5.根据权利要求4所述的超声气升式环流反应器，其特征在于：所述的圆孔的直径为0.5cm。
6.根据权利要求1所述的超声气升式环流反应器，其特征在于：所述外筒的底部设有基座用于保持超声气升式环流反应器运行时的稳定。
7.根据权利要求1所述的超声气升式环流反应器，其特征在于：所述恒温夹套的循环为主动循环。
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