一种水力声空化环流反应器制造技术

本发明专利技术涉及的一种水力声空化环流反应器，包括外筒以及设置在外筒内腔的导流筒，在外筒的上部开有出水口，在导流筒的下方或者底端两壁之间设置有与进水管道连通的空化喷头；空化喷头由第一固定板、第一喷嘴、第二喷嘴、振动杆、第二固定板以及连接杆组成，本发明专利技术在超声振动作用与狭缝射流作用下产生协同效果，产生大量自由基，使设备的水力空化能耗降低，超声空化强度大大提高，强化了污水处理能力，有效提高水力空化降解有机污染物的能力，同时能够增强气液间混合，提高气液间的传质和传热效果，此外还具有操作方便、易于管理，成本低，技术结构简单等优点，适于工业化推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于液态流体空化发生装置研究
，特别涉及一种利用水力声空化强化降解处理有机污染物废水的水力声空化环流反应器。
技术介绍
随着人口的增长，社会经济的不断发展，污水的排放量与日倶增，水污染问题已对人类生存和社会发展构成了越来越严重的威胁，防止水体恶化，保护水资源，已经成为人类共同追求的目标。传统的处理方法在防治水体污染方面已经并正在发挥着重要的作用。但由于废水量的不断增加，组成成份的日趋复杂，对废水处理的日趋严格，传统的处理方法在多功能性，高效稳定性，和经济合理性方面难以满足不断提高的环境要求，因此高环境的要求需要有新的技术为之配套。气升式喷射环流反应器以气体为推动力实现水的循环流动，无需机械搅拌和栗提升，不仅结构简单，而且能耗低，被广泛用于生物、化工及环境领域。传统气升式喷射环流反应器中，气泡上升过程中不断聚并变大，带来两个不利影响:1)大气泡受到的浮力大而曳力小，不能被环流带到下降段，使下降段、尤其是底部气含率非常小;2)气液界面积减小，对传质不利。空化作为一种物理方法处理污水技术，具有高效能，成本低，并具有不产生二次污染，被称为“绿色水处理”，受到了广泛的关注。而目前研究比较多的主要是超声宝化和水力空化。近年来，对超声空化技术的化学反应的深人研究发现其在特种污水处理方面效果明显，然而，超声空化虽然空化强度高，但在总能耗中只有5%?10%用于空化，其余90 %?95 %的能量是以热能的形式使系统升温，这使得超声空化的应用受到极大的限制，难以实现工业化。随着水力空化进入人们的事业，我们发现水力空化在污水处理方面潜力巨大，具有简便易行、能耗低、效率高等特点，从能效和规模化方面比较，水力空化技术比超声空化技术更具有优势，但水力空化具有空化强度低的缺点，因此设计一种具有超声空化强度高，水力空化能耗低、效率高的水力声空化环流设备就显得尤为重要。
技术实现思路
为了克服传统水力空化技术所存在的不足，本专利技术提供了一种超声空化强度高、水力空化能耗低、效率高且处理能力强的水力声空化环流反应器。本专利技术为了实现上述目的所采用的技术方案是该水力声空化环流反应器，包括外筒以及设置在外筒内腔的导流筒，在外筒的上部开有出水口，在导流筒的下方或者底端两壁之间设置有与进水管道连通的空化喷头；所述空化喷头是由第一固定板、第一喷嘴、第二喷嘴、振动杆、第二固定板以及连接杆组成，第一固定板与第二固定板相对设置并通过连接杆连接，第一喷嘴设置在第一固定板的中部，第二喷嘴设置在第二固定板的中部且第二喷嘴的出水端口与第一喷嘴的出水端口相对，第一喷嘴与第二喷嘴分别与进水管道连通，在第一固定板和第二固定板上分别开设有第一环形狭缝和第二环形狭缝，第一环形狭缝在第一喷嘴的外侧且与第一喷嘴同心，第二环形狭缝在第二喷嘴的外侧且与第二喷嘴同心、与第一环形狭缝正对，第一环形狭缝和第二环形狭缝分别与进水管道连通，在第一固定板与第二固定板之间还设置有振动杆，振动杆的中心轴与第一喷嘴的中心轴、第二喷嘴的中心轴平行，振动杆分布在第一喷嘴与第一环形狭缝之间。上述第一喷嘴和第二喷嘴均是收敛型结构，第一喷嘴和第二喷嘴的入口直径D与出口直径d之间满足:D/d = 1:0.4?0.7，第一喷嘴与第二喷嘴之间的间距L为1.5?4.0mm。上述第一环形狭缝、第二环形狭缝的进水侧环宽为4?8mm、出水侧环宽为I?3mm，使水流经过狭缝射流形成微气泡。上述振动杆是沿着第一喷嘴和第二喷嘴的外围在同一圆周上均匀分布，确保振动杆振动所产生的的超声能够均匀扩散。上述第一喷嘴和第二喷嘴的外壁与振动杆之间的间距H是0.5?1.5mm，通过合理控制间距保证撞击流冲击所产生的振动最大。上述第一喷嘴和第二喷嘴均是由锥形段和直管段组成，其锥形段的长度是32?38mm，直管段的长度是2?5_。上述第一喷嘴和第二喷嘴的外壁距离外筒底部的高度是10?20cm，振动产生的微气泡能够自由扩散。本专利技术的水力声空化环流反应器，液体经相对设立的第一喷嘴和第二喷嘴喷射后形成相对射流，发生撞击，在撞击面上会产生波动压力，引起振动杆振动产生超声波，同时，液体经收敛型第一环形狭缝和第二环形狭缝后产生微气泡，在超声波作用下也会产生自由基，在超声振动作用与狭缝射流作用下产生协同效果，产生大量自由基，使设备的水力空化能耗降低，超声空化强度大大提高，强化了污水处理能力，有效提高水力空化降解有机污染物的能力，同时大量的微气泡进入导流筒向上流动，筒内液体与气体接触后其气含率高于导流筒外气含率，筒中两相混合物的密度较低，这种密度差形成了一个推动力，推动喷射环流反应器内流体形成导流筒内向上、外环向下的循环流动，实现气液间的进一步混合，增强了气液间的传质和传热效果，此外，本专利技术还具有操作方便、易于管理，成本低，技术结构简单等优点，适于工业化推广应用。【附图说明】图1为实施例1的水力声空化环流反应器结构示意图。图2为图1中空化喷头4的结构示意图。图3为图2中A-A的截面示意图。图4为实施例2的水力声空化环流反应器结构示意图。【具体实施方式】现结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行进一步说明。实施例1由图1可知，本实施例的水力声空化环流反应器是由外筒1、导流筒2、固定杆3以及空化喷头4组成。本实施例的外筒I是直径为60cm的圆筒结构，在该外筒I的上部侧壁上开有出水口，在外筒I的内腔距离外筒I底部45cm的位置通过固定杆3和螺纹紧固件固定安装有一个直径为50cm的导流筒2，该导流筒2的中心轴与外筒I的中心轴重合，在导流筒2的正下方通过焊接在外筒I内壁的固定杆3固定安装有空化喷头4，参见图2和3，本实施例的空化喷头4是由第一固定板4-1、第一喷嘴4-2、第二喷嘴4-3、振动杆4-4、第二固定板4_5以及连接杆4-6组成，第一固定板4-1与第二固定板4-5相对设置并且通过3个均匀分布的连接杆4-6连接成一体结构，第一固定板4-1与第二固定板4-5的外壁通过固定杆3与外筒I的内壁固定，在第一固定板4-1的中部加工有喷嘴安装孔，在喷嘴安装孔上用螺纹方式安装有第一喷嘴4-2，该第一喷嘴4-2的外部是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，第一喷嘴4-2内部的锥形管段长度是34mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为4mm，d/D = 0.5，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是4mm，长度是4mm。在第一固定板4-1上还加工有内外侧贯通的第一环形狭缝a，该第一环形狭缝a的进水侧环宽是6mm，出水侧环宽是2mm，第一环形狭缝a与第一喷嘴4-2同心设置并且分布在第一喷嘴4-2的外侧。与之对称的是，在第二固定板4-5的中部也固定有第二喷嘴4-3，第二喷嘴4-3与第一喷嘴4-1的出水端口相对且出水端口之间的水平间距L是2mm，该第二喷嘴4-3的外部是直管结构，内部是由锥形管段和直管段连接形成收敛型流道，第二喷嘴4-3内部锥形管段的长度是34mm，进水端口的内径D为8mm，出水端口的内径d为4mm，d/D = 0.5，直管段连接在锥形管段的出口端，直管段的内径是4mm，长度是4_。在第二固定板4-5上与第一环形狭缝a相对的位置加工第二环形狭缝b，该第二环形狭缝b的进水侧环宽是6mm，出水侧环宽是2mm，对应的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水力声空化环流反应器，包括外筒(1)以及设置在外筒(1)内腔的导流筒(2)，在外筒(1)的上部开有出水口，其特征在于：在导流筒(2)的下方或者底端两壁之间设置有与进水管道连通的空化喷头(4)；所述空化喷头(4)由第一固定板(4‑1)、第一喷嘴(4‑2)、第二喷嘴(4‑3)、振动杆(4‑4)、第二固定板(4‑5)以及连接杆(4‑6)组成，第一固定板(4‑1)与第二固定板(4‑5)相对设置并通过连接杆(4‑6)连接，第一喷嘴(4‑2)设置在第一固定板(4‑1)的中部，第二喷嘴(4‑3)设置在第二固定板(4‑5)的中部且第二喷嘴(4‑3)的出水端口与第一喷嘴(4‑2)的出水端口相对，第一喷嘴(4‑2)与第二喷嘴(4‑3)分别与进水管道连通，在第一固定板(4‑1)和第二固定板(4‑5)上分别开设有第一环形狭缝(a)和第二环形狭缝(b)，第一环形狭缝(a)在第一喷嘴(4‑2)的外侧且与第一喷嘴(4‑2)同心，第二环形狭缝(b)在第二喷嘴(4‑3)的外侧且与第二喷嘴(4‑3)同心、与第一环形狭缝(a)正对，第一环形狭缝(a)和第二环形狭缝(b)分别与进水管道连通，在第一固定板(4‑1)与第二固定板(4‑5)之间还设置有振动杆(4‑4)，振动杆(4‑4)的中心轴与第一喷嘴(4‑2)的中心轴、第二喷嘴(4‑3)的中心轴平行，振动杆(4‑4)分布在第一喷嘴(4‑2)与第一环形狭缝(a)之间。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈壮志，莫润阳，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61