CN111977774B - 一种多相流旋流空化反应装置、污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多相流旋流空化反应装置、污水处理系统及方法，装置由上至下依次包括竖直设置的水平旋流腔体和水平设置的侧旋流腔体，水平旋流腔体的上部为空心筒状结构，水平旋流腔体的下部为空心缩颈结构，水平旋流腔体上部外侧面设有至少一个流体入口管，流体入口管偏心切向插入所述水平旋流腔体内，空心缩颈结构的底部开口通过侧流切向管路与侧旋流腔体的侧面连接，侧流切向管路偏心切向插入所述侧旋流腔体内，所述侧旋流腔体为管状结构，管状结构的端部为出水端。本发明实现了相间能量的有序梯度变换，强化了多相流的传质与催化效果,避免了在非均相强化传质与催化过程中的能量耗损，适用于各种污水的深度处理。

Description

一种多相流旋流空化反应装置、污水处理系统及方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及气体、液体、固体等各种流体的混合、溶解、传质、催化、反应的技术应用，特别涉及一种多相流旋流空化反应装置、污水处理系统及方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

非均相反应(Heterogeneous reaction)又称“多相反应”，是指反应物是两相或两相以上的组分(固体和气体、固体和液体、两种互不混溶的液体)，或者一种或多种反应物在界面上(如固体催化剂表面上)进行的化学反应的总称。在化工、制药、环保等领域中，会经常使用非均相反应完成一般均相反应无法实现的化学反应，与一般均相反应相比，非均相反应具有反应速率快、催化效率高、反应强度大的特点，尤其是反应物之间容易分离，例如采用非均相反应对各类难降解污水、废气、固废可实现非常好的降解处理效果。

但是非均相反应对不同相反应物(催化物)的传质要求很高，同时为了实现低能耗、高效反应，往往利用非均相反应实现快速反应过程，如高级氧化法、Fenton法，其反应过程均小于8-10秒，这么短的反应时间就要求在非均相反应中各类不同相反应物(催化物)的传质与反应必须同步完成——传质即反应。这一要求就对实施非均相反应的设备和方法提出了较为苛刻的要求，必须同时满足高效传质、同步催化、同步反应，并且实施非均相反应的能耗尽量要低、反应物料消耗尽量要低，而经过本发明的发明人研究发现，现有技术与设备难以满足如此苛刻的要求，这一情况长期以来严重制约了非均相反应技术在工农业、环保等产业内的广泛应用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多相流旋流空化反应装置、污水处理系统及方法，实现多相流非均相反应高效传质、同步催化、同步反应的一体化。同时，本发明将多相流流体传质与非均相传质实施过程进行了有机结合，实现在了非均相传质过程中通过多次催化反应降低了传质物质的饱和程度，使得在多相流流体中存在的大量非溶性物质，可以通过传质过程不断补充进入多相流流体的主流体中，并不断为后期催化反应提供反应物质，实现了非均相传质与催化反应之间的良性促进，最大限度的提高了效率，节约了成本与能耗。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种多相流旋流空化反应装置，由上至下依次包括竖直设置的水平旋流腔体和水平设置的侧旋流腔体，水平旋流腔体的上部为空心筒状结构，水平旋流腔体的下部为空心缩颈结构，水平旋流腔体上部外侧面设有至少一个流体入口管，流体入口管偏心切向插入所述水平旋流腔体内，空心缩颈结构的底部开口通过侧流切向管路与侧旋流腔体的侧面连接，侧流切向管路偏心切向插入所述侧旋流腔体内，所述侧旋流腔体为管状结构，管状结构的端部为出水端。

本发明中在水平旋流腔体上部的空心筒状结构设置一个或多个切向插入的流体入口管，使得流体进入装置后形成高速撞击流，进行水平旋流，同时形成超重力场，并在超重力场的作用下，向下做高速螺旋运动，在空心缩颈结构中流体的螺旋运动的速度逐渐增大，压力逐渐变小，通过侧流切向管路高速切向射入侧旋流腔体内，形成围绕侧旋流腔体水平轴，并向侧旋流腔体两侧移动的侧向圆周运动。该过程使得水平旋流与侧向旋流的中心真空轴连接成为一个真空区域，从而实现多相流非均相反应高效传质、同步催化、同步反应的一体化。

另一方面，一种污水处理系统，包括上述多相流旋流空化反应装置和水泵，水泵的出水口连接流体入口管的进口，水泵的进水口连接混合装置的出口，混合装置的进口连接污水原液源和物质源，一个流体入口管对应一个水泵和一个混合装置，所述物质源提供能够与污水原液混合形成多相流流体的物质。

第三方面，一种污水处理方法，提供上述利用多相流旋流空化反应装置或污水处理系统，将第一部分多相流流体经过水泵加压，通过流体入口管切向射入水平旋流腔体内，同时将第二部分多相流流体通过水泵加压，通过另外的流体入口管切向射入水平旋流腔体内，水平旋流腔体内内的多股流体形成多相流流体，多相流流体形成撞击流与超重力场，同时完成切向撞击与向心涡旋下行运动，多相流流体到达水平旋流腔体底部，流体流速增大，压力变小，形成大量空化泡，多相流流体通过侧流切向管路，切向射入侧旋流腔体内，空化泡瞬间溃灭，形成围绕侧旋流腔体水平轴，向侧旋流腔体两侧移动的侧向圆周运动。

本发明在此过程中多相流流体中的固体、液体、气体物质在强撞击流、超重力场、水力空化的多重作用下，强化了非均相传质与同步催化反应的过程，污水中的污染物被所述过程中产生的羟基自由基、氧自由基等活性物质迅速分解矿化成为无机物或二氧化碳和水，实现了无害化处理。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该多相流旋流空化反应装置以实现基于多相流的高效传质、同步催化和同步反应为目的，将水平旋流与侧向旋流的中心真空轴连接成为一个真空区域，气体在该区域内聚集，液体不断切割该区域气体，气液传质不断进行，固体物质的加入在所述装置中形成了多相流非均相反应体系，密度不同、流动性不同的物质在多相流运动中，不断促使污水中的污染物质被固体、液体、气体多相流体系形成的羟基自由基、氧自由基等活性物质，分解矿化，形成水相燃烧的反应过程，最大限度的提高了反应效率，节约成本与降低能耗，整个装置结构简单，操作方便，使用的效果相对于单纯旋流空化的传统方式效率提高30％～70％。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1的多相流旋流空化反应装置的主视结构示意图；

图2为图1中多相流旋流空化反应装置的A-A截面侧视结构示意图；

图3为图1中水平旋流腔体的俯视结构示意图；

图4为利用本发明实施例1的装置处理污水的流程图；

图5为本发明实施例2的多相流旋流空化反应装置的主视结构示意图；

图6为图5中多相流旋流空化反应装置主体部分的侧视结构示意图；

图7为图5中水平旋流腔体的俯视结构示意图；

图8为本发明实施例3的多相流旋流空化反应装置的主视结构示意图；

图9为图8中多相流旋流空化反应装置主体部分的侧视结构示意图；

图10为本发明实施例4的多相流旋流空化反应装置的主视结构示意图；

图11为图10中水平旋流腔体的俯视结构示意图；

图12为本发明实施例5的多相流旋流空化反应装置的主视结构示意图；

图13为图12中水平旋流腔体的俯视结构示意图；

图14为本发明实施例6的多相旋流空化反应装置中水平旋流腔体的俯视结构示意图；

其中：1、一号混合装置；2、二号混合装置；3、一号流体；4、二号流体；5、石灰乳；6、臭氧气体；7、水泵；8、污水原液；9、三号流体；10、四号流体；201、水平旋流腔体；202、水平旋流腔体外侧壁；203、撞击引管；204、流体入口管；205、法兰；207、电磁线缆；301、侧向旋流腔体；302、侧流切向管路；303、出水端口法兰；304、超声波发生器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

鉴于现有技术和设备难以同时满足高效传质、同步催化、同步反应、能耗低、反应物料消耗低等需求，本发明提出了一种多相流旋流空化反应装置、污水处理系统及方法。

本发明的一种典型实施方式，提供了一种多相流旋流空化反应装置，由上至下依次包括竖直设置的水平旋流腔体和水平设置的侧旋流腔体，水平旋流腔体的上部为空心筒状结构，水平旋流腔体的下部为空心缩颈结构，水平旋流腔体上部外侧面设有至少一个流体入口管，流体入口管偏心切向插入所述水平旋流腔体内，空心缩颈结构的底部开口通过侧流切向管路与侧旋流腔体的侧面连接，侧流切向管路偏心切向插入所述侧旋流腔体内，所述侧旋流腔体为管状结构，管状结构的端部为出水端。

本发明中在水平旋流腔体上部的空心筒状结构设置至少一个切向插入的流体入口管，使得流体进入装置后形成高速撞击流，进行水平旋流，同时形成超重力场，并在超重力场的作用下，向下做高速螺旋运动，在空心缩颈结构中流体的螺旋运动的速度逐渐增大，压力逐渐变小，通过侧流切向管路高速切向射入侧旋流腔体内，形成围绕侧旋流腔体水平轴，并向侧旋流腔体两侧移动的侧向圆周运动。该过程使得水平旋流与侧向旋流的中心真空轴连接成为一个真空区域，从而实现多相流非均相反应高效传质、同步催化、同步反应的一体化。

该实施方式的一些实施例中，水平旋流腔体上部外侧面设有至少两个撞击引管，每两个撞击引管在水平面的投影位于一条直线上。由相对设置撞击引管射出的流体形成撞击区，并由撞击区向周边扩散，最终混合进入旋流流体并高速下旋。

在一种或多种实施例中，撞击引管偏心切向插入所述水平旋流腔体内，或撞击引管径向插入所述水平旋流腔体内。

在一种或多种实施例中，撞击引管为直管或弯管。

该实施方式的一些实施例中，多个流体入口管在水平面的投影为中心对称。

该实施方式的一些实施例中，水平旋流腔体外侧安装电磁线圈、电磁铁、永磁磁铁、微波发生装置或超声波发生装置。

该实施方式的一些实施例中，侧流切向管路外侧安装电磁线圈、电磁铁、永磁磁铁、微波发生装置或超声波发生装置。

该实施方式的一些实施例中，侧旋流腔体外侧安装电磁线圈、电磁铁、永磁磁铁、微波发生装置或超声波发生装置。

该实施方式的一些实施例中，侧旋流腔体的出水端设置法兰。

在一种或多种实施例中，所述法兰为直通法兰或封闭法兰。

在某种实施例中，所述封闭法兰安装超声波发生器、紫外线灯管、微波发生器。

本发明的另一种实施方式，提供了一种污水处理系统，包括上述多相流旋流空化反应装置和水泵，水泵的出水口连接流体入口管的进口，水泵的进水口连接混合装置的出口，混合装置的进口连接污水原液源和物质源，一个流体入口管对应一个水泵和一个混合装置，所述物质源提供能够与污水原液混合形成多相流流体的物质。

物质源提供能够与污水原液混合形成多相流流体的物质状态包括固体、液体、气体。

本发明中所述固体包括一种固体或多种固体组成的混合固体，包括但不限于固体粉状颗粒、磁性固体粉状颗粒、磁性纳米颗粒、石灰、过硫酸盐及其复合物、羟基氧化铁及其复合物、二氧化钛及其复合物、四氧化三铁及其复合物。

本发明中所述液体包括一种液体或多种液体组成的混合液体，包括但不限于水、过氧化氢及其水溶液、磁性液体、纳米磁性水溶液、污水原液、石灰乳混合液、含石灰的混合溶液。

本发明中所述气体包括一种气体或多种气体组成的混合气体，包括但不限于空气、氮气、氧气、二氧化碳、臭氧。

本发明中混合装置包括但不限于加药装置、固液混合器、搅拌装置、气液混合装置、混合管、静态混合器、多相流泵、射流器、气液混合泵、曝气装置。

该实施方式的一些实施例中，所述混合装置分为一号混合装置和二号混合装置，所述一号混合装置为加药装置、固液混合器或搅拌装置，所述二号混合装置为气液混合装置、混合管、静态混合器、多相流泵、射流器、气液混合泵或曝气装置。

本发明的第三种实施方式，提供了一种污水处理方法，提供上述多相流旋流空化反应装置或污水处理的系统，将第一部分多相流流体经过水泵加压，通过流体入口管切向射入水平旋流腔体内，同时将第二部分多相流流体通过水泵加压，通过另外的流体入口管切向射入水平旋流腔体内，水平旋流腔体内内的多股流体形成多相流流体，多相流流体形成撞击流与超重力场，同时完成切向撞击与向心涡旋下行运动，多相流流体到达水平旋流腔体底部，流体流速增大，压力变小，形成大量空化泡，多相流流体通过侧流切向管路，切向射入侧旋流腔体内，空化泡瞬间溃灭，形成围绕侧旋流腔体水平轴，向侧旋流腔体两侧移动的侧向圆周运动。

本发明在此过程中多相流流体中的固体、液体、气体物质在强撞击流、超重力场、水力空化的多重作用下，强化了非均相传质与同步催化反应的过程，污水中的污染物被所述过程中产生的羟基自由基、氧自由基等活性物质迅速分解矿化成为无机物或二氧化碳和水，实现了无害化处理。

第一部分多相流流体和第二部分多相流流体可以相同，也可以不同。

本发明中第一部分多相流流体为含有污水原液的多相流流体，含有污水原液的多相流流体为向污水原液中投加固体、液体、气体其中一种物质或多种物质混合后形成的多相流流体。

本发明中第二部分多相流流体为向污水原液或水中投加固体、液体、气体其中一种物质或多种物质混合后形成的多相流流体。

该实施方式的一些实施例中，一部分污水原液与石灰乳混合形成一号多相流流体，另一部分污水原液与臭氧气体混合形成二号多相流流体，将所述一号多相流流体与二号多相流流体分别通过水泵加压，经水平旋流腔体的外侧面上的不同流体入口管分别高速切向射入水平旋流腔体内，水平旋流腔体内的多相流流体由安装在侧旋流腔体上的出水端口流出，所述石灰乳是向水中投加石灰制备的混合水溶液。

该实施方式的一些实施例中，将分别经过水泵加压的第三部分多相流流体和第四分多相流流体通过相对的撞击引管在水平旋流腔体内形成撞击流，撞击流在在撞击区内往复运动，完成强化传质与反应，形成新的反应产物，并由撞击区向周边扩散，最终混合进入旋流流体并下旋。

在一种或多种实施例中，一部分污水原液与石灰乳混合形成一号多相流流体，另一部分污水原液与臭氧气体混合形成二号多相流流体，将一号多相流流体与二号多相流流体分别通过水泵加压，经多个流体入口管分别切向射入所述水平旋流腔体内，同时将含臭氧的水溶液作为三号流体，将过硫酸盐水溶液作为四号流体，三号流体和四号流体分别通过水泵加压，经撞击引管高速射入水平旋流腔体内形成撞击流，臭氧水溶液与过硫酸盐在撞击区内往复运动撞击，完成强化传质与反应，并由撞击区迅速向周边扩散，形成羟基自由基并混合进入旋流流体并高速下旋，多相流流体由安装在侧向旋流腔体上的出水端口流出。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

多相流旋流空化反应装置，如图1～3所示，包括水平旋流腔体201、侧旋流腔体301，所述水平旋流腔体201上部为圆形筒状结构，所述水平旋流腔体201下部为圆锥体结构，所述侧旋流腔体301为圆形筒状结构，所述水平旋流腔体201的外侧面至少设有一个流体入口管204，所述流体入口管204为偏心切向插入所述水平旋流腔体201内，水平旋流腔体201与侧旋流腔体301通过安装在侧旋流腔体301外侧面的侧流切向管路302连接，所述侧旋流腔体301的外侧面至少设有一个侧流切向管路302，所述侧流切向管路302为偏心切向插入所述侧旋流腔体301内，所述侧旋流腔体301外侧面设有至少一个出水端口法303，流体经过流体入口管204射入水平旋流腔体201内后形成高速撞击流，进行水平旋流，并在其所形成的超重力场作用下，向下做高速螺旋运动，在水平旋流腔体201底部流速增大，压力变小，流体经过安装在水平旋流腔体201底部与侧旋流腔体301外侧面之间的侧流切向管路302，高速切向射入侧旋流腔体301内，形成围绕侧旋流腔体301水平轴，并向侧旋流腔体301两侧移动的侧向圆周运动，并从安装在侧旋流腔体301两侧的出水端口法兰303排出,如图1所示，所述水平旋流腔体201外侧未安装其他设备，所述侧旋流腔体301外侧未安装其他设备。

利用实施例1的多相流旋流空化反应装置处理污水的方法，如图4所示，包括以下步骤：一部分污水原液通过一号混合装置1与石灰乳5混合形成一号多相流流体3，另一部分污水原液通过二号混合装置4与臭氧气体6混合形成二号多相流流体4，将所述一号多相流流体3与二号多相流流体4分别通过水泵7加压，经设置在水平旋流腔体201的外侧面上的多个流体入口管204分别高速切向射入所述水平旋流腔体201内，以上所述多股流体形成的多相流流体共同形成撞击流与超重力场，并在其共同作用下完成切向撞击与向心涡旋下行运动后，当流体到达所述旋流空化反应器水平旋流腔体201底部，流体流速增大，压力变小，形成大量空化泡，所述多相流流体通过安装在所述水平旋流腔体201底部与所述侧旋流腔体301外侧面之间的的侧流切向管路302，高速切向射入所述侧旋流腔体301内，空化泡瞬间溃灭，形成围绕侧旋流腔体301水平轴，并向侧旋流腔体301两侧移动的侧向圆周运动，并从安装在侧旋流腔体301上的出水端口法兰303排出。在此过程中多相流流体中的固体、液体、气体物质在强撞击流、超重力场、水力空化的多重作用下，强化了非均相传质与同步催化反应过程，污水中的污染物被所述过程中产生的羟基自由基、氧自由基等活性物质迅速分解矿化，成为无机物或二氧化碳和水，实现了无害化处理。

实施例2

多相流旋流空化反应装置，与实施例1相同，不同在于：如图5～7所示，水平旋流腔体201外侧安装有电磁线圈207，所述侧流切向管路302外侧安装有电磁线圈207，所述侧旋流腔体301外侧安装有电磁线圈207；所述侧旋流腔体301两侧设有四个出水端口法兰303，其中两个水平方向上的所述出水端口法兰303上安装有超声波发生器，另外两个垂直方向上的所述出水端口法兰303为常开的出水法兰。

实施例3

多相流旋流空化反应装置，如图8～9所示，包括水平旋流腔体201、侧向旋流腔体301，所述水平旋流腔体201上部为圆形筒状结构，所述水平旋流腔体201下部为圆锥体结构，所述侧向旋流腔体301为圆形筒状结构，所述水平旋流腔体201的外侧面至少设有一个流体入口管204，所述流体入口管204为偏心切向插入所述水平旋流腔体201内，所述水平旋流腔体的外侧面202设有一对位置相对应的撞击引管203，水平旋流腔体201与侧向旋流腔体301通过安装在侧向旋流腔体外侧面的侧流切向管路302连接，水平旋流腔体201与侧向旋流腔体301通过安装在侧向旋流腔体301外侧面的侧流切向管路302连接，所述侧向旋流腔体301的外侧面至少设有一个侧流切向管路302，所述侧流切向管路302为偏心切向插入所述侧向旋流腔体301内，所述侧向旋流腔体301外侧面设有至少一个出水端口法兰303，一号流体3经过流体入口管204射入水平旋流腔体201内后形成高速撞击流，进行水平旋流，并在其所形成的超重力场作用下，做高速下旋运动，同时三号流体9通过一侧的撞击引管203高速射入所述水平旋流腔体201内后，与相对应另一侧位置撞击引管203射出的四号流体10，形成撞击区，并由撞击区向周边扩散，最终混合进入旋流流体并高速下旋，在水平旋流腔体201底部流体流速增大，压力变小，流体经过安装在水平旋流腔体201底部与侧向旋流腔体301外侧面之间的侧流切向管路302，高速切向射入侧向旋流腔体301内，形成围绕侧向旋流腔体301水平轴，并向侧向旋流腔体301两侧移动的侧向圆周运动，并从安装在侧向旋流腔体301两侧的出水端口法兰303排出,如图1所示，所述水平旋流腔体201外侧未安装其他设备，所述侧向旋流腔体301外侧未安装其他设备，所述撞击引管203为径向插入所述水平旋流腔体201内的直管。

实施例4

多相流旋流空化反应装置，与实施例3相同，不同在于：如图10～11所示，水平旋流腔体201的外侧面设有四个流体入口管204，所述水平旋流腔体201的外侧面设有一对位置相对应的撞击引管203，所述撞击引管203为径向插入所述水平旋流腔体201内带有一定弯曲度的管，所述水平旋流腔体201外侧安装有电磁线圈207，所述侧流切向管路302外侧安装有电磁线圈207，所述侧向旋流腔体301外侧安装有电磁线圈207；所述侧向旋流腔体301两侧设有四个出水端口法兰303，其中两个水平方向上的所述出水端口法兰303上安装有超声波发生器，另外两个垂直方向上的所述出水端口法兰303为常开的出水法兰。

实施例5

多相流旋流空化反应装置，与实施例3相同，不同在于：如图12～13所示，水平旋流腔体201的外侧面设有两个偏心切向插入所述水平旋流腔体201内的流体入口管204，所述水平旋流腔体201的外侧面设有一对位置相对应的撞击引管203，所述撞击引管203为偏心切向插入所述水平旋流腔体201的直管，所述水平旋流腔体201外侧安装有电磁线圈207，所述侧流切向管路302外侧安装有电磁线圈207，所述侧向旋流腔体301外侧未安装有任何其他设备；所述侧向旋流腔体301两侧设有四个出水端口法兰303，均为直通式法兰。

实施例6

多相流旋流空化反应装置，与实施例5相同，不同在于：如图14所示，水平旋流腔体201的外侧面设有两个偏心切向插入所述水平旋流腔体201内的流体入口管204，所述水平旋流腔体201的外侧面设有两对位置相对应的撞击引管203，所述撞击引管203为偏心切向插入所述水平旋流腔体201的直管，所述水平旋流腔体201外侧安装有电磁线圈207，所述侧流切向管路302外侧安装有电磁线圈207，所述侧向旋流腔体301外侧未安装有任何其他设备；所述侧向旋流腔体301两侧设有四个出水端口法兰303，均为直通式法兰。

利用实施例3～6提供的任一装置处理污水的方法，包括以下步骤：一部分污水原液通过一号混合装置与石灰乳混合形成一号多相流流体，另一部分污水原液通过二号混合装置与臭氧气体混合形成二号多相流流体，将所述一号多相流流体与二号多相流流体分别通过水泵加压，经设置在水平旋流腔体201的外侧面上的多个流体入口管204分别高速切向射入所述水平旋流腔体201内，同时将含臭氧的水溶液作为三号流体，将过硫酸盐水溶液作为四号流体，三号流体和四号流体分别通过水泵加压，经撞击引管203高速射入所述水平旋流腔体201内形成撞击流，臭氧水溶液与过硫酸盐在撞击区内往复运动撞击，完成强化传质与反应，形成新的反应产物，并由撞击区向周边扩散，最终混合进入旋流流体并高速下旋，上述多股流体形成的多相流流体共同形成撞击流与超重力场，并在其共同作用下完成切向撞击与向心涡旋下行运动后，当流体到达所述旋流空化反应器水平旋流腔体201底部，流体流速增大，压力变小，形成大量空化泡，所述多相流流体通过安装在所述水平旋流腔体201底部与所述侧向旋流腔体301外侧面之间的侧流切向管路302，高速切向射入所述侧向旋流腔体301内，空化泡瞬间溃灭，形成围绕侧向旋流腔体301的水平轴，并向侧向旋流腔体301两侧移动的侧向圆周运动，并从安装在侧向旋流腔体301上的出水端口法兰303排出。在此过程中多相流流体中的固体、液体、气体物质在强撞击流、超重力场、水力空化的多重作用下，强化了非均相传质与同步催化反应过程，污水中的污染物被所述过程中产生的羟基自由基、氧自由基等活性物质迅速分解矿化，成为无机物或二氧化碳和水，实现了无害化处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种多相流旋流空化反应装置，其特征是，由上至下依次包括竖直设置的水平旋流腔体和水平设置的侧旋流腔体，水平旋流腔体的上部为空心筒状结构，水平旋流腔体的下部为空心缩颈结构，水平旋流腔体上部外侧面设有至少两个流体入口管，流体入口管偏心切向插入所述水平旋流腔体内，空心缩颈结构的底部开口通过侧流切向管路与侧旋流腔体的侧面连接，侧流切向管路偏心切向插入所述侧旋流腔体内，所述侧旋流腔体为管状结构，管状结构的端部为出水端；

水平旋流腔体上部外侧面设有至少两个撞击引管，每两个撞击引管在水平面的投影位于一条直线上；

多个流体入口管在水平面的投影为中心对称；

一号多相流流体和二号多相流流体分别从不同的流体入口管注入，三号多相流流体和四号流体分别从不同的撞击引管注入。

2.如权利要求1所述的多相流旋流空化反应装置，其特征是，撞击引管偏心切向插入所述水平旋流腔体内，或撞击引管径向插入所述水平旋流腔体内。

3.如权利要求1所述的多相流旋流空化反应装置，其特征是，撞击引管为直管或弯管。

4.如权利要求1所述的多相流旋流空化反应装置，其特征是，水平旋流腔体外侧安装电磁线圈、电磁铁、永磁磁铁、微波发生装置或超声波发生装置；

或，侧流切向管路外侧安装电磁线圈、电磁铁、永磁磁铁、微波发生装置或超声波发生装置；

或，侧旋流腔体外侧安装电磁线圈、电磁铁、永磁磁铁、微波发生装置或超声波发生装置。

5.如权利要求1所述的多相流旋流空化反应装置，其特征是，侧旋流腔体的出水端设置法兰。

6.如权利要求5所述的多相流旋流空化反应装置，其特征是，所述法兰为直通法兰或封闭法兰。

7.如权利要求6所述的多相流旋流空化反应装置，其特征是，所述封闭法兰安装超声波发生器、紫外线灯管、微波发生器。

8.一种污水处理系统，其特征是，包括权利要求1~7任一所述的多相流旋流空化反应装置和水泵，水泵的出水口连接流体入口管的进口，水泵的进水口连接混合装置的出口，混合装置的进口连接污水原液源和物质源，一个流体入口管对应一个水泵和一个混合装置，所述物质源提供能够与污水原液混合形成多相流流体的物质。

9.如权利要求8所述的污水处理系统，其特征是，所述混合装置分为一号混合装置和二号混合装置，所述一号混合装置为固液混合器，所述二号混合装置为气液混合装置。

10.一种污水处理方法，其特征是，提供权利要求8或9所述的污水处理系统，将第一部分多相流流体经过水泵加压，通过流体入口管切向射入水平旋流腔体内，同时将第二部分多相流流体通过水泵加压，通过另外的流体入口管切向射入水平旋流腔体内，水平旋流腔体内的多股流体形成多相流流体，多相流流体形成撞击流与超重力场，同时完成切向撞击与向心涡旋下行运动，多相流流体到达水平旋流腔体底部，流体流速增大，压力变小，形成大量空化泡，多相流流体通过侧流切向管路，切向射入侧旋流腔体内，空化泡瞬间溃灭，形成围绕侧旋流腔体水平轴，向侧旋流腔体两侧移动的侧向圆周运动。

11.如权利要求10所述的污水处理方法，其特征是，一部分污水原液与石灰乳混合形成一号多相流流体，另一部分污水原液与臭氧气体混合形成二号多相流流体，将所述一号多相流流体与二号多相流流体分别通过水泵加压，经水平旋流腔体的外侧面上的不同流体入口管分别高速切向射入水平旋流腔体内，水平旋流腔体内的多相流流体由安装在侧旋流腔体上的出水端口流出，所述石灰乳是向水中投加石灰制备的混合水溶液。

12.如权利要求10所述的污水处理方法，其特征是，将分别经过水泵加压的第三部分多相流流体和第四部分流体通过相对的撞击引管在水平旋流腔体内形成撞击流，撞击流在撞击区内往复运动，完成强化传质与反应，形成新的反应产物，并由撞击区向周边扩散，最终混合进入旋流流体并下旋。

13.如权利要求12所述的污水处理方法，其特征是，一部分污水原液与石灰乳混合形成一号多相流流体，另一部分污水原液与臭氧气体混合形成二号多相流流体，将一号多相流流体与二号多相流流体分别通过水泵加压，经多个流体入口管分别切向射入所述水平旋流腔体内，同时将含臭氧的水溶液作为三号多相流流体，将过硫酸盐水溶液作为四号流体，三号多相流流体和四号流体分别通过水泵加压，经撞击引管高速射入水平旋流腔体内形成撞击流，臭氧水溶液与过硫酸盐在撞击区内往复运动撞击，完成强化传质与反应，并由撞击区迅速向周边扩散，形成羟基自由基并混合进入旋流流体并高速下旋，多相流流体由安装在侧向旋流腔体上的出水端口流出。

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