[发明专利]一种利用渐缩孔板产生水力空化灭活水体中微生物的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于去除水体中活体微生物的装置，具体地，涉及一种利用渐缩孔板产生水力空化效应从而灭活水体中活体微生物的装置。

背景技术

水是生命之源，可以饮用，可作为工业上使用的冷却水，船舶压载水等，极为重要。然而，水体中含有各种微生物，例如细菌，浮游动植物等，若不对其的繁殖进行控制，则会危害人体健康，损坏工业产品，甚至破坏生态系统。因此，为了解决水体中微生物所带来的危害，就必须深入研究，积极探索，力求找到一种有效的方法去除水体中的微生物，目前处理水体中微生物的方法大致可以分为机械方法，物理方法和化学方法三类。

机械方法主要是过滤法，其操作简单，成本低，但随着处理时间的增长，滤网极易被堵塞，因此需要经常冲洗，操作复杂，耗时久。

物理方法主要是加热法和紫外线照射法。加热法对去除不同的微生物所需维持的时间不同，很多需要几小时，而且对于某些会变成孢子形式进入休眠状态或者本身就具备芽孢的微生物，效果并不佳。紫外线本身对微生物有良好的抑制作用，然而，紫外线的作用效果会受到水体的浊度、色度等影响，降低其的杀除效果，而且也无法杀除微生物芽孢。

化学方法主要的就是加氯化物（氯和次氯酸钠），硫酸铜，漂白粉等化学物质来杀灭水体中的微生物。但针对于含有多种浮游动植物，细菌，原生动物的水体，所需要添加的达到处理效果的化学物质的量很难控制，如果浓度过大，则会产生致癌物质，造成二次污染问题。

以上所述的三大类去除水体中微生物的方法都有其缺点，现如今，已有利用水力空化技术消毒饮用水，去除水体中微生物的相关研究。“空化”是一种物理现象。早在1753年欧拉就指出：“水管中某处的压强若降到负值时，水即自管壁分离，该处将形成一个真空区，这种现象应予避免”。1849年英国海军发现螺旋桨转动时有大量气泡产生，这些气泡又随即在水的压力作用下收缩内爆，致使螺旋桨产生剧烈振动，这是历史上首次对空化现象物理本质的描述随后人们便把液体内部局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸汽或气体的空穴（空泡）的形成、发展和溃破的过程称为空化。水力空化现象发生在很多场合，例如在有管径急剧变化的管道中水力机械中等。这是因为一般液体中含有微小的气泡，通常情况下肉眼并不能看见这些气泡，当液体流经低压区时，这些微小气泡迅速膨胀，在该处形成可见的微小空泡。在低压区空化的液体挟带着大量空泡形成了“两相流”运动。空泡在随液体流动过程中，遇到周围压力增大时，体积将急剧缩小或溃灭，溃灭过程发生于瞬间（微秒级），因而空泡溃灭时将伴随极其复杂的多种物理、化学效应。关于空泡溃灭产生的特殊的环境，相关研究表明：空泡溃灭时将产生瞬时的局部高温（约5000℃）、高压（50MPa以上），即形成所谓的“热点”，并能形成强烈的冲击波和速度大于400km/h的微射流。水力空化通常可以这样实现：流体流过一个收缩装置（如几何孔板、文丘里管等）时，由于孔板的阻流作用，液体流速增大、压力降低，当压力降至蒸汽压甚至负压时，溶解在流体中的气体会释放出来，同时流体汽化而产生大量空化泡，随后液体周围压力迅速恢复喷射扩张，空化泡瞬间破灭，从而产生空化。

在这些利用水力空化技术去除水体中微生物的相关研究在这些研究中，孔板参数（孔数，孔径），入口压力被作为主要的研究参数。目前的研究只涉及了对文丘里管和多孔板研究，有相关研究表明：孔径越小，孔数越多，入口压力越大，灭活效果才更好，但是这样就会消耗大量的能量，不具备经济效益；此外，这些研究中水力空化的装置都只有一条处理管路，若需更换孔板，则必须停止处理，更换后再运行，这样就会消耗大量时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于去除水体中活体微生物的装置，利用渐缩孔板产生水力空化效应灭活水体中活体微生物，起到灭菌和净化水质的作用，消除目前所采用技术的缺点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种利用渐缩孔板产生水力空化灭活水体中微生物的装置，其中，所述的装置包含水体待处理箱、离心泵、阀门、流量计、压力表、灭活区、储液箱以及输水管道；所述的输水管道依次连接水体待处理箱，离心泵，流量计，压力表，灭活区和储液箱；所述的灭活区内设有若干条并联的管路，每条管路上分别设有一个渐缩孔板，每个渐缩孔板两端的管路上分别设有一个阀门。该装置适用于处理不同水质，不同浓度的水体，耐腐蚀，温度适应范围较广。