CN115108666B - 一种化工废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种化工废水处理装置，其包括过滤器，沉降池，中和池，复合空化装置，水泵，压力计，电磁阀，所述复合空化装置包括容纳废水的空化仓，所述空化仓由文氏隔板分隔为左右两个仓室，右仓室中活动设置有右推力器，左仓室中活动设置有左推力器，左推力器和右推力器可推动空化仓中的液体流动；所述文氏隔板上分布有多个文氏隔板透水孔；所述左推力器和右推力器分别包括推动水流的推力板，所述推力板上设置有推力板透水孔；所述复合空化装置还包括进水口和出水口，进水口处设置水泵，出水口处设置压力计和电磁阀。

Description

一种化工废水处理装置

技术领域

本申请涉及环保技术、工业废水处理领域，具体涉及一种化工废水处理装置。

背景技术

化工生产中产生的废水有各种有害人体或环境的成份，如无机化工原理残留，酸碱性离子，有机物大分子等，不进行彻底的处理，会对自然环境和人员身体健康建成极大的危害。

经过传统的生化工艺处理后，一些难以降解的有机污染物仍然存在于处理后的污水中，因此需要对污水进行更深一步的处理。高级氧化技术通过一定的方法产生大量的活性极强的自由基，这种自由基有极强的氧化性。利用水的空化现象就是高级氧化技术中的一类，空化现象包括水力空化、声空化、光空化以及粒子空化。空化现象有三种效应，包括机械效应、热效应和化学效应。空化泡溃灭形成强大冲击波和高速微射流，这是其机械效应；虽然溃灭时间极短，但空化泡溃灭时周围微小空间会形成局部热点，局部高温对泡内气体和泡外气体产生一定影响，这是其热效应；由于空化泡溃灭形成的高温高压环境，因此产生了高分子分解、化学键断裂以及自由基生成，使得水分子直接裂解为·H和·OH自由基，这是其化学效应。

已经出现了一些采用空化现象进行废水处理的方案，如CN109824175B一种有机废水超声及水力空化联合处理装置，其采用了上述水力空化和超声空化两种空化手段进行废水中有机废物的处理。在该方案中超声换能器使废水产生声空化，而旋转的转盘和转盘上的空穴对水流进行剪切和冲击，使之产生水力空化。两种空化作用同时作用，使废水得到处理。

还有一些类似的用转盘方式进行水利空化的装置。但这样的装置有一些问题：水流在空穴中并不流动，与整个水体的交换少，空化集中在不流动的“死水”区域，同时仅靠剪切运动引发空化，其一般要设置增速器等达到极高的转速，功耗大，并且空化现象对机械零件也有破坏作用，长期使用故障率高。其次，旋转装置因为转盘面上各半径处线速度不同，接近圆心处实际速度很低，空化效果差，而装置整体的空化功能须以最低处空化能力计算，严重影响了整体的效率。

又如CN104724772B公开了一种有机废水水相燃烧的降解处理装置，其采用推力板激发水力空化现象，但是，其上下推进的布置方式，空化发生的幅度不足，并且在装置中，水压是从上到下线性变化的，在不同的水压下，空化发生的情况也有很大差别，压力小的顶部，不易出现空化现象。而作用连续处理废水的癗，其只能以空化最慢的局部的处理速度进行处理，严重影响了处理的效率。

另外，文丘里装置，即可引发文丘里效应的一类装置也可以引发水力空化，目前目前在废水处理中应用得还比较少。

发明内容

(一)技术问题

1.现有的废水处理装置针对不定种类的有机废水处理效果不理想；

2.现有的空化装置空化能力不足，旋转类的装置还有空化能力不均的问题；

3.多种空化手段未有机整合。

(二)技术方案

一种化工废水处理装置，其包括过滤器，沉降池，中和池，复合空化装置，水泵，压力计，电磁阀，其特征在于：所述复合空化装置包括容纳废水的空化仓，所述空化仓由文氏隔板分隔为左右两个仓室，右仓室中活动设置有右推力器，左仓室中活动设置有左推力器，左推力器和右推力器可推动空化仓中的液体流动；

所述文氏隔板上分布有多个文氏隔板透水孔；所述左推力器和右推力器分别包括推动水流的推力板，所述推力板上设置有推力板透水孔；

所述复合空化装置还包括进水口和出水口，进水口处设置水泵，出水口处设置压力计和电磁阀；

工作时，水泵泵送待处理的废水，电磁阀关闭，达到一定压力后，左推力板和右推力板往复推动引发水力空化，达到设定要求后开启电磁阀排水。

进一步地，所述左推力器和所述右推力器通过转轴和摇杆推动往复运动，其运动相位和节拍相同。

进一步地，所述文氏隔板透水孔成矩形阵列分布，左推力板和右推力板上相对于文氏隔板透水孔的位置相应地设置有剪切管颈，所述剪切管颈可以自如地插入文氏隔板透水孔中。

进一步地，所述复合空化装置侧壁上对应于文氏隔板透水孔的位置设置有密封安装孔，密封安装孔中朝向仓内设置有光纤激光器，所述光纤激光器连接到激光发生装置，激光发生装置通过控制器产生不同强度的激光，并通过光纤导向各光纤激光器。

(三)有益效果

本申请设置了一定两动(一个固定的文氏隔板，两个运动的推力板)文丘里装置，其最大化水体的水力空化，并且还用简单的管颈结构也叠加了冲击和剪切产生的空化，同时还巧妙的加入了陈列激光器，引发激光空化的同时补偿水压对水力空化产生的影响，提高了废水处理效率和能力。

附图说明

图1为本申请的复合空化装置整体示意图；

图2为图1中另一方向观察；

图3为图1的侧视正视图；

图4为图1的俯视图和半剖视图；

图5为空化仓零件示意图；

图6为图5侧视、剖视图；

图7为推力器零件示意图；

图8为图7侧视图；

图9为另一实施例的文氏隔板结构示意图；

图10为图9的立体剖视图；

图11为进一步剖切的立体剖视图。

附图中：1.复合空化装置；2.右推力器；3.左推力器；4.转轴；5.摇杆；6.进水口；7.出水口；8.文氏隔板；9.文氏隔板透水孔；10.推力板；11.推力板透水孔；12.推杆；13.密封安装孔；14.光纤激光器；15.剪切管颈；16.喷射锥孔；17.剪切座。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

如图1至图11所示，根据本申请的一种化工废水处理装置，其包括过滤器，沉降池，中和池，复合空化装置1，水泵，压力计，电磁阀，其特征在于：所述复合空化装置包括容纳废水的空化仓，所述空化仓由文氏隔板8分隔为左右两个仓室，右仓室中活动设置有右推力器2，左仓室中活动设置有左推力器3，左推力器和右推力器可推动空化仓中的液体流动；

所述文氏隔板上分布有多个文氏隔板透水孔9；所述左推力器和右推力器分别包括推动水流的推力板10，所述推力板10上设置有推力板透水孔11；

所述复合空化装置还包括进水口6和出水口7，进水口处设置水泵，出水口处设置压力计和电磁阀；

工作时，水泵泵送待处理的废水，电磁阀关闭，达到一定压力后，左推力板和右推力板往复推动引发水力空化，达到设定要求后开启电磁阀排水。

文丘里管(也有称作“文丘里装置”)是一种常见的流体装置。其结构可以广义地描述为：流动的液体突然经过变窄的内径，其会产生压力的骤变和空化现象。

本申请中的“文氏隔板”、“文氏装置”是沿用上述流体力学分析中广义的文丘里管(装置)的描述，分别定义为：与液体有相对运动，有使该相对运动的截面面积改变的功能的隔板、装置。

本方案中先考虑不含推力板的情况，在空化仓中设置文氏隔板，水流由充满空化仓到流过透水孔，其内径变窄，引发空化现象。已经有采用这一原理的方案，如ZL200410021098.5,然而，这样的设计中，水流、水压需要较大，工况不佳。

相比于CN104724772B，实方案实际上有一静两动三个文丘里装置，并且通过传动配合，把复合空化装置的内部空间分隔成4部分，水流在这四个空间里来回推挤，倒流，流过透水孔时，即被激发发生空化现象，使全部空间中的水流都得到处理，并且互相推挤的推力器在不加压的情况下，增加了装置内局部的水压，提高了空化的成功率。而CN104724772B仅在推力板附近会产生空化现象，其在水压较小的上部，难以引发空化而使水力空化发生的范围和成功率不佳。

本方案中，增加两个往复运动的推力板，其首先在不加大泵的压力的情况下增加了流过文氏隔板的水流的水压，其次，推力板自身也设置透水孔，其也符合文丘里装置引发水力空化的条件，使隔板两边仓室中也时刻在进行水力空化，使空化的发生和效率大大提高。

进一步地，所述左推力器和所述右推力器通过转轴4和摇杆5推动往复运动，分别驱动两个摇杆5摆动的曲柄或转轮，其运动初始相位和节拍相同。

这里摇杆5采用未示出的曲柄摇杆装置或转轮驱动，类似的装置很多这里不再详述。需要注意的是，两边的摇杆5的驱动曲柄或转轮的运动初始相位相同，即其同步进行推挤，在不提高水泵功率的情况下增大局部的水压，提高水力空化强度。

上述曲柄摇杆或转轮也可以由同步带、链与链轮等传动，这样保证其运动相位始终一致，当然其初始的位置和相位也可以不同(这样阻力小，适合低功率的水泵和驱动器)：

进一步地，所述左推力器和所右推力器通过转轴4和摇杆5推动往复运动，分别驱动两个摇杆5摆动的曲柄或转轮，其运动节拍相同，初始运动相位相差π。

容易知道，当两个推力器的相位相差π时，其实质上“对顶”的状态，在这种情况下，推力器中间部分的水受两边的压力，局部的压力极大，空化也最剧烈，但相应地对器件的烧蚀也最严重，是否选择相同相位或对顶的相位，可综合考虑器件的寿命、耐压程度而定。

进一步地，所述进水口设置在所述复合空化装置右仓室底部，所述出水口设置在所述复合空化装置左仓室顶部。

进一步地，所述文氏隔板透水孔成矩形阵列分布，左推力板和右推力板上相对于文氏隔板透水孔的位置相应地设置有剪切管颈，所述剪切管颈可以自如地插入文氏隔板透水孔中。

进一步地，所述剪切管颈和文氏隔板透水孔形成间隙配合。

前面说到，冲击和剪切也是引发水力空化的重要手段。推力板先对水体进行冲击，最后其上设置的剪切管颈插入透水孔中，在此过程剪切水体，类似CN109824175B进行水力空化。

进一步地，所述复合空化装置侧壁上对应于文氏隔板透水孔的位置设置有密封安装孔13，密封安装孔中朝向仓内设置有光纤激光器14，所述光纤激光器连接到激光发生装置，激光发生装置通过控制器产生不同强度的激光，并通过光纤导向各光纤激光器；通过激光对不同深度的水力空化进行激光水力复合空化补偿。

激光的直接照射也是引发水体空化的重要手段，并已经在废水处理中应用。理想的废水处理流程，应该是仓室中各处的水体受到一致化的空化处理，这样就可以以均一节奏进水排水；然而任何容器，水的压力都是随深度线性地变化，也使其空化程度不同。这样在传统的空化装置中，只能以最慢的水体的处理速度为整个装置的处理速度，而较快的水体实际上是重复处理。

本方案中，对应于两个透水孔设置激光器，其首先起到复合空化的功能，其次，通过控制器产生不同强度的激光，靠上的激光器强度高，靠下的激光器强度低，补偿因为水压力的不同而造成的空化程度不同，使整个水体的空化速度得到统一，达到提高效率，减少重复空化的效果。

进一步地，所述光纤激光器矩形阵列排列，其发射的激光可以穿过推力板透水孔和文氏隔板透水孔照射待处理废水，并且从上至下，每一行激光器的强度递减。

进一步地，所述复合空化装置两侧壁上的光纤激光器对称设置，并且左右侧壁上的光纤激光器交替工作。

激光会随着射入水体而快速地衰减，因此尽管存在一侧的激光穿过两个推力板上的透水孔和文氏隔板上的透水孔到达另一侧激光器的可能，但同时工作也有损坏镜头的风险，交替工作，减少了激光器对射可能产生的问题。

在上面的实施例中，随着推力板的推挤，水流在间隔配合的剪切管颈和文氏隔板透水孔中受推挤流动。可以进一步设计如下的实施例：

进一步地，所述文氏隔板上还设置有多个喷射锥孔16，所述喷射锥孔联通文氏隔板的两侧，并且在两边都有锥形孔口，所述喷射锥孔矩形阵列排列。

由于方氏隔板两侧的水压在推力器的不同相位下运动不同，其压差在上述间隙无法透过足够的水流时，实际上由文氏隔板承受了。但并没有形成空化水流。因此可以进一步设计喷射锥孔，其两面锥的形式，更接近文丘里装置，并且随着两侧压力的不同，可以有水流来回受压喷射，在透水孔之外的部分也产生空化现象，进一步强化空化效果。

进一步地，所述空化仓侧壁上对应于每个推力板透水孔的位置还设置有圆筒形剪切座，其可在推力板运动到贴近侧壁时间隙配合插入推力板透水孔中。

设置剪切座，是在推力板运动的两个极限位置，都进行水流的冲击、剪切，其在透水孔也剪切座配合时，也将进一步挤压和扰动水流，达到强化水力空化的效果。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种化工废水处理装置，包括过滤器，沉降池，中和池，水泵，压力计，电磁阀，其特征在于：还包括复合空化装置，所述复合空化装置包括容纳废水的空化仓，所述空化仓由文氏隔板分隔为左仓室和右仓室，右仓室中活动设置有右推力器，左仓室中活动设置有左推力器，左推力器和右推力器可推动空化仓中的液体流动；

所述文氏隔板上分布有多个文氏隔板透水孔；所述左推力器和右推力器分别包括推动水流的推力板，所述推力板上设置有推力板透水孔；

所述复合空化装置还包括进水口和出水口，进水口处设置水泵，出水口处设置压力计和电磁阀；

所述复合空化装置侧壁上对应于文氏隔板透水孔的位置设置有密封安装孔，密封安装孔中朝向仓内设置有光纤激光器，所述光纤激光器连接到激光发生装置，激光发生装置通过控制器产生不同强度的激光，并通过光纤导向各光纤激光器，通过激光对不同深度的水力空化进行激光水力复合空化补偿；

所述文氏隔板透水孔成矩形阵列分布，左推力板和右推力板上相对于文氏隔板透水孔的位置相应地设置有剪切管颈，所述剪切管颈可以自如地插入文氏隔板透水孔中；

所述光纤激光器及安装光纤激光器的密封安装孔矩形阵列排列，光纤激光器发射的激光可以穿过推力板透水孔和文氏隔板透水孔照射待处理废水，并且从上至下，每一行激光器的强度递减；

工作时，水泵泵送待处理的废水，电磁阀关闭，达到一定压力后，左推力板和右推力板往复推动引发水力空化，达到设定要求后开启电磁阀排水。

2.根据权利要求1所述的一种化工废水处理装置，其特征在于：所述左推力器和所述右推力器通过转轴和摇杆推动往复运动，分别驱动两个摇杆摆动的曲柄或转轮，其初始运动相位和节拍相同。

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