一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置，属于高级氧化与水环境保护技术领域，包括气液混溶反应组件和液液混流高级氧化组件；气液混溶反应组件通过并联的反应单元将高浓度活性氧与水充分混溶引发高级氧化反应，制备高浓度活性氧溶液，并将其输入液液混流高级氧化组件中的高级氧化处理单元，在该单元，活性氧溶液与待处理水充分混流并形成水力空化效应，杀灭水中的细菌、藻类，降解有机物。本实用新型专利技术将高浓度活性氧与水力空化技术结合，解决高级氧化技术中羟自由基高浓度规模化产生的难题；工艺流程短，可实现针对高藻饮用水、船舶压载水、有机废水等不同水环境污染的高效处理；装置构成简单，占用空间小，不受安装环境影响。
A High Flow Reactive Oxygen Synergistic Hydraulic Cavitation Advanced Oxidation Device
【技术实现步骤摘要】
一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置
本技术属于高级氧化与水环境保护
，涉及一种水环境污染防治强氧化处理装置，尤其涉及一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置。
技术介绍
水环境污染是当今全球生态环境和人类社会所面临的最严峻问题之一，常规的水环境污染防治方法占地面积大，工艺流程长，难以满足远洋船舶压载水及高藻饮用水原水处理等需要高效快速处理的技术需求。高级氧化水环境污染防治技术是近年来发展起来的一种新型水处理技术，在有机污染物降解和有害微生物杀灭方面具有非常明显的技术优势。高级氧化技术的核心是羟自由基(·OH)的制备，可通过多种方法实现，如臭氧化法、光催化法、电化学氧化法以及Fenton法等。其中，臭氧化法工艺简单，但受水质状况影响大，选择性强，应用效果不稳定；光催化法受水体浊度色度影响大，产生羟自由基浓度低、效率低，能耗大，设备维护困难，规模化应用困难；电化学氧化法能够直接在水中产生羟自由基，然而羟自由基主要生成在电极表面，无法和待处理水充分接触，难以实现规模化应用；Fenton法利用Fe+2催化H2O2产生羟自由基，羟自由基产生量小，原料消耗量大，反应速度慢，无法在高效快速水处理场合应用。活性氧包括和O3等，可利用强电场放电等方法产生，活性氧与水反应会生成羟自由基。相同条件下，活性氧浓度越高，产生羟自由基浓度越高，产量越大。但活性氧与水反应生成羟自由基的过程和效果受气水混溶工艺条件的影响非常大，活性氧浓度越高，外部施加压力越大，生成羟自由基的浓度越高，应用效果越好。空化是液体在低于饱和蒸汽压力时突然产生空化泡的现象，空化泡的寿命极短，在微秒量级内即完成形成、增长并骤然溃灭的过程。空化泡在溃灭过程中会释放巨大能量，进而在溃灭位置产生局部瞬态的高压(100～5000bar)和高温(1000～10,000K)，空化泡溃灭时间为0.1μs～30μs。利用水产生空化泡的过程称为水力空化，水力空化引发的局部瞬态高压和高温可给高级氧化水处理带来很多益处：一方面，局部瞬态高压和高温改善了高级氧化反应微环境，促进了高浓度活性氧与水反应的过程，更有利于羟自由基的产生；另一方面，骤然剧烈变化的微环境同样会促使水直接产生大量的活性自由基团，包括羟自由基；同时，空化产生的旋涡、超声振荡等同样可促进高级氧化反应过程的强化。因此，将高浓度活性氧与水力空化相结合能有效解决高级氧化技术及其水处理规模化应用的难题。
技术实现思路
本技术针对现有高级氧化水处理方法及装置存在的问题，基于高浓度活性氧与水力空化的技术优势，提供一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置，本技术将高浓度活性氧与水力空化技术相结合，解决了高级氧化技术中羟自由基高浓度规模化产生的难题，进而可满足高藻饮用水、船舶压载水、有机废水等多种水处理技术应用的需求。本技术结构简单，不受安装环境影响，能够根据处理需求逐步升级应用规模，为我国水环境污染治理领域提供了一种新的高级氧化技术装置。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置，包括水力空化气液混溶反应组件1和水力空化液液混流高级氧化组件2；水力空化气液混溶反应组件1用于将高浓度活性氧与水充分混溶，引发高级氧化反应，制备富含·OH的高浓度活性氧溶液；水力空化液液混流高级氧化组件2用于将水力空化气液混溶反应组件1输出的活性氧溶液与待处理水充分混流并形成水力空化效应，强化高级氧化水处理反应过程，以此杀灭水中的细菌、藻类，降解有机物。所述的水力空化气液混溶反应组件1包括反应单元5、第一分流管路6、第一汇流管路7、注气分流管路8和压力缓冲调节器9。所述的水力空化气液混溶反应组件1采用并联结构，由多个反应单元5并联组成，水力空化气液混溶反应组件1的气态活性氧注入量为单支反应单元5气态活性氧注入量乘以并联组数。高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置的入水口B11与水力空化气液混溶反应组件1的入水口A10连通，并通过第一分流管路6分流输入各个反应单元5；水力空化气液混溶反应组件1所需的高浓度活性氧由水力空化气液混溶反应组件的活性氧输入口12输入，并通过注气分流管路8输入反应单元5；所述的反应单元5反应后的活性氧溶液由第一汇流管路7流经压力缓冲调节器9至活性氧溶液输出口3，再通过活性氧溶液注入口4输入水力空化液液混流高级氧化组件2。反应单元5的个数根据实际情况确定，高级氧化处理单元(13)的个数根据实际情况确定，且为反应单元(5)个数的一至两倍。所述的压力缓冲调节器9用于调节水力空化气液混溶反应组件1的活性氧溶液输出口3的压力，其工作压力范围控制在50～95kPa之间。所述的反应单元5为渐进式管路收缩结构，管路出入口直径大于收缩区直径，管路出入口处设有入口导流锥形管和出口导流锥形管，收缩区管路设有注气口和环形狭缝。所述的反应单元5入出口压力差值控制在100kPa～400kPa之间，每个单元的水流量控制在7m3/h～13m3/h，通过采用可控的并联结构，水力空化气液混溶反应组件1制备活性氧溶液能力可在7m3/h～65m3/h范围内调控，依据需要其水中TRO浓度可在3～10g/m3范围内调节。所述的水力空化气液混溶反应组件1气态活性氧注入量应根据水力空化气液混溶反应单元5入出口压力差和水流量计算，为了保证水力空化效果，不同水流量下的入出口压力差最低为100kPa，最大值则由不同水流量限定，但所有情况下入出口压力差最大值不超过400kPa。所述的水力空化气液混溶反应组件1工作时，要求各并联的反应单元5的水流量均衡，管路入口压力一致，管路出口压力一致，各注气口注入高浓度活性氧气体的流量相同，注气口压力均衡，注气口工作压力范围控制在50～95kPa之间；各并联的反应单元5的水流量和活性氧气体注入流量误差控制在5％以内。实际工作时，气态活性氧注入量要小于水力空化气液混溶反应单元5最大气态活性氧注入量，以保证水力空化气液混溶反应单元5气态活性氧注入口工作压力控制在50～95kPa之间。所述的水力空化液液混流高级氧化组件2包括高级氧化处理单元13，高级氧化处理单元的入水口控制阀14、入水口压力检测仪15、出水口控制阀16、出水口压力检测仪17，第二分流管路18，第二汇流管路19，注入分流管路20。所述的水力空化液液混流高级氧化组件2采用并联结构，由多个高级氧化处理单元13组成，水力空化液液混流高级氧化组件2活性氧溶液注入量为高级氧化处理单元13活性氧溶液注入量乘以并联组数。所述的待处理水由高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置的入水口B11输入，经第二分流管路18分流后进入各个高级氧化处理单元13，各个高级氧化处理单元13的管路出入口22、21压力由出入水口压力检测仪17、15监测；水力空化液液混流高级氧化组件2所需的高浓度活性氧溶液由高级氧化处理单元13的活性氧溶液注入口4输入，经注入分流管路20分流后注入各高级氧化处理单元13的注液口，待处理水和活性氧溶液在各高级氧化处理单元13发生高级氧化反应，输出的处理水经水力空化液液混流高级氧化组件的第二汇流管路19汇流后由高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置的出水口28输出。高级氧化处理单元13的个数根据实际情况确定。所述的高级氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置，其特征在于，所述的高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置包括水力空化气液混溶反应组件(1)和水力空化液液混流高级氧化组件(2)；所述的水力空化气液混溶反应组件(1)包括反应单元(5)、第一分流管路(6)、第一汇流管路(7)、注气分流管路(8)和压力缓冲调节器(9)，用于将高浓度活性氧与水充分混溶，制备富含·OH的高浓度活性氧溶液；所述的水力空化气液混溶反应组件(1)采用并联结构，由多个反应单元(5)组成，高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置的入水口B(11)与水力空化气液混溶反应组件(1)的入水口A(10)连通，并通过第一分流管路(6)分流输入各个反应单元(5)；水力空化气液混溶反应组件(1)所需的高浓度活性氧由水力空化气液混溶反应组件(1)的活性氧输入口(12)输入，并通过注气分流管路(8)输入反应单元(5)；所述的反应单元(5)反应后的活性氧溶液由第一汇流管路(7)流经压力缓冲调节器(9)至活性氧溶液输出口(3)，再通过活性氧溶液注入口(4)输入水力空化液液混流高级氧化组件(2)；所述的水力空化液液混流高级氧化组件(2)包括高级氧化处理单元(13)，高级氧化处理单元的入水口控制阀(14)、入水口压力检测仪(15)、出水口控制阀(16)、出水口压力检测仪(17)，第二分流管路(18)，第二汇流管路(19)，注入分流管路(20)；水力空化液液混流高级氧化组件(2)用于将水力空化气液混溶反应组件(1)输出的活性氧溶液与待处理水充分混流并形成水力空化效应，杀灭水中的细菌、藻类，降解有机物；所述的水力空化液液混流高级氧化组件(2)采用并联结构，由多个高级氧化处理单元(13)组成。...
【技术特征摘要】
2018.07.08 CN 20182107208881.一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置，其特征在于，所述的高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置包括水力空化气液混溶反应组件(1)和水力空化液液混流高级氧化组件(2)；所述的水力空化气液混溶反应组件(1)包括反应单元(5)、第一分流管路(6)、第一汇流管路(7)、注气分流管路(8)和压力缓冲调节器(9)，用于将高浓度活性氧与水充分混溶，制备富含·OH的高浓度活性氧溶液；所述的水力空化气液混溶反应组件(1)采用并联结构，由多个反应单元(5)组成，高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置的入水口B(11)与水力空化气液混溶反应组件(1)的入水口A(10)连通，并通过第一分流管路(6)分流输入各个反应单元(5)；水力空化气液混溶反应组件(1)所需的高浓度活性氧由水力空化气液混溶反应组件(1)的活性氧输入口(12)输入，并通过注气分流管路(8)输入反应单元(5)；所述的反应单元(5)反应后的活性氧溶液由第一汇流管路(7)流经压力缓冲调节器(9)至活性氧溶液输出口(3)，再通过活性氧溶液注入口(4)输入水力空化液液混流高级氧化组件(2)；所述的水力空化液液混流高级氧化组件(2)包括高级氧化处理单元(13)，高级氧化处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：张芝涛，张赟阁，白敏冬，俞哲，刘蕊，田一平，曹慧娟，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21
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