CN113636620B - 一种可调式自激振荡的空化降解装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可调式自激振荡的空化降解装置，包括壳体、空化降解组件和调节轴；所述壳体内至少串联安装二级空化降解组件，每级所述空化降解组件包括固定盘和调节盘，所述固定盘安装壳体上，所述固定盘内均布设有自激振荡谐振腔，所述调节盘安装在调节轴上，所述调节盘上设有与自激振荡谐振腔一一对应的凸台，且所述凸台位于自激振荡谐振腔内；所述调节轴可移动安装在壳体上，通过调节轴的轴向移动，用于改变自激振荡谐振腔体积。本发明通过调节自激振荡谐振腔的大小，进而调节自激振荡空化的强度，并利用自激振荡空化引起的物理、化学变化更好地处理含有机污染物的污水，使其达到降解的效果。

Description

一种可调式自激振荡的空化降解装置

技术领域

本发明涉及污水处理和空化技术领域，特别涉及一种可调式自激振荡的空化降解装置。

背景技术

当前，由于环境污染日益严重，我国水资源质量不断下降。污水排放是影响其主要因素之一，现阶段对于污水处理的理论不够完善，效果不够理想。因此，研究开发新型的污水处理技术，对于改善人民的生活质量，环境保护与资源的可持续发展都具有重大的战略意义。在污水处理领域，利用水力空化的作用，使绝大多数污染物几乎完全降解，那么空化降解将成为污水处理技术的重要研究领域和发展方向。近年来，水力空化，尤其是自激振荡空化引起了国内外众多学者的广泛关注。

现有技术公开了一种自激振荡脉冲空化强化蔗汁澄清的装置，该装置是具有中空部分的管状结构，其中空部分包括喇叭口段和多个直径不同的圆孔段。该装置充分利用谐振腔的作用，使得流体产生自激压力振荡和强烈脉冲，空化强化作用大大增强。但该结构仅有单级腔体，处理污水的效率很低，同时会造成能量的浪费。

现有技术公开了一种利用自振空化制备低聚壳聚糖方法，该方法中所述自振空化器具有若干不同直径的管状结构。该装置简便易行、能耗低、效率高。但该自振空化器没有可调式结构，不能满足多种介质处理的需要，灵活性较弱。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种可调式自激振荡的空化降解装置，通过调节自激振荡谐振腔的大小，进而调节自激振荡空化的强度，并利用自激振荡空化引起的物理、化学变化更好地处理含有机污染物的污水，使其达到降解的效果。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种可调式自激振荡的空化降解装置，包括壳体、空化降解组件和调节轴；

所述壳体内至少串联安装二级空化降解组件，每级所述空化降解组件包括固定盘和调节盘，所述固定盘安装壳体上，所述固定盘内均布设有自激振荡谐振腔，所述调节盘安装在调节轴上，所述调节盘上设有与自激振荡谐振腔一一对应的凸台，且所述凸台位于自激振荡谐振腔内；所述调节轴可移动安装在壳体上，通过调节轴的轴向移动，用于改变自激振荡谐振腔体积。

进一步，所述固定盘上设有上喷嘴，所述上喷嘴与自激振荡谐振腔一一对应，所述上喷嘴为空化降解组件进口；所述调节盘上设有下喷嘴，所述下喷嘴与凸台一一对应，所述下喷嘴为空化降解组件出口。

进一步，所述下喷嘴的横截面为扩散锥形。

进一步，所述上喷嘴的横截面为台阶孔或锥孔。

进一步，不同级的所述空化降解组件的上喷嘴直径沿流向变小。

进一步，上一级所述空化降解组件的上喷嘴直径与下一级所述空化降解组件的上喷嘴直径比为4:3，其中下一级所述空化降解组件位于上一级所述空化降解组件的流向下游。

进一步，相邻所述空化降解组件的固定盘内的自激振荡谐振腔的相位角交错布置。

进一步，上一级所述空化降解组件的固定盘长度为L₁，上一级所述空化降解组件的调节盘长度为L₂，上一级所述空化降解组件的调节盘与下一级所述空化降解组件固定盘之间的距离为L₃的范围为：

其中

为修正系数，

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的可调式自激振荡的空化降解装置，通过节所述调节轴的位置来带动调节盘的移动，改变自激振荡谐振腔体的大小，从而能够得到空化降解效果最佳的位置。

2.本发明所述的可调式自激振荡的空化降解装置为多级结构，能进一步提升空化降解效果。

3.本发明所述的可调式自激振荡的空化降解装置，通过让流体流经扩散锥形状的下喷嘴，从而提升扩散混合效果，提高空化降解能效。

4.本发明所述的可调式自激振荡的空化降解装置，通过约束固定盘长度、调节盘长度和空化降解装置之间的空腔长度之间的关系，以确保流体在到达第二级空化降解组件前完成主体溃灭。

附图说明

图1是本发明所述的可调式自激振荡的空化降解装置的剖视图。

图2是本发明所述的可调式自激振荡的空化降解装置的调节状态图。

图3是本发明所述的可调式自激振荡的空化降解装置的A-A剖视图。

图4是本发明所述的可调式自激振荡的空化降解装置的B-B旋转剖。

图5是本发明所述的第一固定盘的第一上喷嘴位置示意图。

图6是本发明所述的第二固定盘的第二上喷嘴位置示意图。

图中：

1-前壳体；2-第一固定盘；3-一级衬套；4-第一调节盘；5-第二固定盘；6-二级衬套；7-卡箍；8-第二调节盘；9-卡环；10-调节轴；11-后壳体；201-第一上喷嘴；401-第一下喷嘴；501-第二上喷嘴；801-第二下喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明所述的可调式自激振荡的空化降解装置，包括前壳体1、第一级空化降解组件、第二级空化降解组件、一级衬套3、二级衬套6、卡箍7、卡环9、调节轴10和后壳体11。所述前壳体1与后壳体11通过螺纹连接构成了壳体。所述壳体内串联安装第一级空化降解组件和第二级空化降解组件，所述第一级空化降解组件包括第一固定盘2和第一调节盘4，所述第一固定盘2安装壳体上，所述第一固定盘2内均布设有自激振荡谐振腔，第一调节盘4安装在调节轴10上，所述第一调节盘4上设有与自激振荡谐振腔一一对应的凸台，且所述凸台位于自激振荡谐振腔内；所述第二级空化降解组件包括第二固定盘5和第二调节盘8，所述第二固定盘5安装壳体上，所述第二固定盘5内均布设有自激振荡谐振腔，第二调节盘8安装在调节轴10上，所述第二调节盘8上设有与自激振荡谐振腔一一对应的凸台，且所述凸台位于自激振荡谐振腔内；根据流向，调节轴10上依次安装所述第一级空化降解组件和第二级空化降解组件。所述调节轴10可移动安装在后壳体11上，通过调节轴10的轴向移动，使第一调节盘4和第二调节盘8同步轴向移动，用于同时改变自激振荡谐振腔体积。

所述第一固定盘2由前壳体1台阶和一级衬套3轴向固定在前壳体1上，所述第一调节盘4由卡箍7轴向固定在调节轴10上；所述第二固定盘5由一级衬套3和二级衬套6轴向固定在前壳体1上，二级衬套6轴向由后壳体11定位。所述第二调节盘8由卡箍7和卡环9轴向固定在调节轴10上。

如图3和图4所示，所述第一固定盘2上设有第一上喷嘴201，所述第一上喷嘴201与自激振荡谐振腔一一对应，所述第一上喷嘴201为第一级空化降解组件进口；所述第一调节盘4上设有第一下喷嘴401，所述第一下喷嘴401与凸台一一对应，所述第一下喷嘴401为第一级空化降解组件出口。所述第二固定盘5上设有第二上喷嘴501，所述第二上喷嘴501与自激振荡谐振腔一一对应，所述第二上喷嘴501为第二级空化降解组件进口；所述第二调节盘8上设有第二下喷嘴801，所述第二下喷嘴801与凸台一一对应，所述第二下喷嘴801为第二级空化降解组件出口。所述第一上喷嘴201和第二上喷嘴501的横截面均为台阶孔或锥孔。所述第一下喷嘴401和第二下喷嘴801的横截面为扩散锥形。不同级的所述空化降解组件的上喷嘴直径沿流向变小。如图1举例说明，第一上喷嘴201的直径大于第二上喷嘴501的直径，当第一上喷嘴201和第二上喷嘴501为台阶孔或锥孔时，这里的第一上喷嘴201的直径可以理解为第一上喷嘴201的最小直径，也就是说第一上喷嘴201的最小直径大于第二上喷嘴501的最小直径。

第一级空化降解组件的第一上喷嘴201与第二级空化降解组件的第二上喷嘴501直径比为4:3。第一固定盘2内的自激振荡谐振腔与第二固定盘5内的自激振荡谐振腔的相位角交错布置，如图4所示。

第一级空化降解组件的第一固定盘2长度为L₁，第一级空化降解组件的第一调节盘4长度为L₂，第一级空化降解组件的第一调节盘4与第二级空化降解组件的第二固定盘5之间的距离为L₃的范围为：

其中

为修正系数，

以确保流体在到达第二级空化降解组件前完成主体溃灭。第一级空化降解组件的第一调节盘4与第二级空化降解组件的第二固定盘5之间的距离L₃为发生空泡溃灭的空间。

本发明的工作原理如下：

如图1中箭头所示为流体流动方向。从进口经过一个空腔，进入第一级空化降解组件中的第一上喷嘴201，由于截面面积突然变小，流体流速变大，根据伯努利方程，此处压强下降，低到与饱和蒸汽压相等时，开始产生空化，形成空泡；接着，流体进入自激振荡谐振腔，流经第一调节盘4的入口时，由于收缩会产生一个压力激动，它反射到自激振荡谐振腔入口处，与来流的压力脉冲叠加，形成驻波，当振荡频率与来流的本征频率一致时就形成共振，在第一调节盘4的入口处产生大尺度的涡环，从而产生自激振荡空化。此后，流体进入调节盘，经过扩散锥状的第一下喷嘴401，压强会随之增加，空泡逐渐缩小，从而在第一级空化降解组件和第二级空化降解组件之间的空腔中发生空泡溃灭。溃灭瞬间，液体中会形成局部高温高压环境，并伴有强烈冲击波和高速射流，同时释放出大量高密度能量，该能量能使水分解产生高活性的·OH自由基，从而对流体中的污染物起到一定的氧化作用。由此，污水质量得到一定程度的改善。然后，流体进入第二级空化降解组件，重复上述过程，从而利用多次空化实现对污水进行降解的目的。通过手轮或执行机构使调节轴10轴向移动，从而使第一调节盘4和第二调节盘8同步轴向移动，用于同时改变自激振荡谐振腔体积，能够得到空化降解效果最佳的位置。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可调式自激振荡的空化降解装置，其特征在于，包括壳体、空化降解组件和调节轴（10）；

所述壳体内至少串联安装二级空化降解组件，每级所述空化降解组件包括固定盘和调节盘，所述固定盘安装壳体上，所述固定盘内均布设有自激振荡谐振腔，所述调节盘安装在调节轴（10）上，所述调节盘上设有与自激振荡谐振腔一一对应的凸台，且所述凸台位于自激振荡谐振腔内；所述调节轴（10）可移动安装在壳体上，通过调节轴（10）的轴向移动，用于改变自激振荡谐振腔体积；

所述固定盘上设有上喷嘴，所述上喷嘴与自激振荡谐振腔一一对应，所述上喷嘴为空化降解组件进口；所述调节盘上设有下喷嘴，所述下喷嘴与凸台一一对应，所述下喷嘴为空化降解组件出口；不同级的所述空化降解组件的上喷嘴直径沿流向变小；所述下喷嘴的横截面为扩散锥形；所述上喷嘴的横截面为台阶孔或锥孔；

上一级所述空化降解组件的固定盘长度为L₁，上一级所述空化降解组件的调节盘长度为L₂，上一级所述空化降解组件的调节盘与下一级所述空化降解组件固定盘之间的距离为L₃的范围为：0.5 L₂≤L₃≤L₁+φL₂，其中φ为修正系数，1.2≤φ≤1.5。

2.根据权利要求1所述的可调式自激振荡的空化降解装置，其特征在于，上一级所述空化降解组件的上喷嘴直径与下一级所述空化降解组件的上喷嘴直径比为4:3，其中下一级所述空化降解组件位于上一级所述空化降解组件的流向下游。

3.根据权利要求1所述的可调式自激振荡的空化降解装置，其特征在于，相邻所述空化降解组件的固定盘内的自激振荡谐振腔的相位角交错布置。

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