[发明专利]一种高压对冲淹没射流空化反应器

说明书

技术领域

本发明属于液体空化发生装置研究技术领域，特别涉及一种综合利用水力空化和淹没对冲空化射流技术显著提高有机废水处理效果的高压对冲淹没射流空化反应器。

背景技术

随着国家经济建设和社会的快速发展，城市规模与人口数量不断扩大，废水排放量与日俱增，水中有害化学物质和难降解有机物逐年增多，传统水处理方法已无法满足新的环保要求，迫切需要研发新型废水处理方法与技术工艺。

空化氧化法作为难降解有机废水处理方法不仅可有效去除许多难降解物质和有毒物质，而且还具有无二次污染、反应装置简单等诸多优点，是近年来比较受关注的新型水处理方法。空化现象是指当液体内部局部压力降低至液体温度对应的饱和蒸气压时，在液体中或液固界面上蒸汽或气体空穴(空化泡)形成、生长及溃灭的过程。科学研究表明，空化泡急速溃灭瞬间在液体介质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1～10¹⁸kW/m³的高密度能量，该能量能够使空化泡内部蒸汽在高温、高压下发生分裂解反应，产生高活化性的羟自由基·OH和强氧化剂H₂O₂。空化泡溃灭所形成的射流使这些自由基和氧化剂扩散到空化泡周围液体中，，从而与液体中的有机污染物发生氧化反应，将水中大多数有机污染物氧化降解成为无害物质，实现污水处理。空化泡溃灭形成的强大剪切力也可使大分子主链上的碳键断裂以及破坏微生物细胞壁，从而达到降解高分子和使微生物失活的作用，实现水质的净化。

关于空化水处理技术，目前研究较多的是超声空化和水力空化，超声空化经过多年研究探索，其实验室技术已基本成熟，但由于能量利用率较低，空化作用区域小等问题，其规模化应用受到很大限制，难以实现工业化。相比之下，水力空化具有反应装置简单、能耗低以及易于规模化应用等优点，相关研究已成为国内外学者关注的热点。水力空化技术比超声空化技术更有优势，但水力空化具有空化强度低的缺点，对于一些难降解的有机污染物去除能力并不强。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，为了克服传统水力空化技术所存在的不足，本发明提供了一种高压对冲淹没射流空化反应器，以提高水力空化强度、提高有机污水处理效果。

对冲射流是强化相间传质传热过程最有效手段之一。将对冲射流和空化过程耦合，利用外部动力与喷嘴内部的特殊构造将两股或多股水射流射出并在撞击面发生高速对撞，造成空化效应形成空化撞击区。空化作用造成的瞬间局部高温高压、微射流和冲击波对化学反应的进行提供了良好理化环境，提高化学反应速率，提供化学反应动力；而高速的水射流对撞造成强烈湍动的撞击流流场结构，使流场中的宏、微观混合和压力波动特性得到提高。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种高压对冲淹没射流空化反应器，其包括：腔体主体、N条管路、高压喷嘴、腔体上盖，腔体主体的底部具有出水孔，用于排出经过净化的流体；N条管路的每条管路通过腔体主体侧壁上的第一通孔部分伸入腔体主体内部，其中N≥2；高压喷嘴安装在每条管路的伸入腔体主体内部的一端；腔体上盖安装在腔体主体的上方。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明高压对冲淹没射流空化反应器至少具有以下有益效果其中之一：

(1)本发明将对冲射流和空化过程耦合，使得本发明空化强度高、运行成本低、有机污染物处理能力强；

(2)本发明通过法兰后端管路安装的高压球阀，调节射流类型，使得本发明适用范围广；

(3)本发明可以通过改变喷嘴后端与管路的螺纹旋拧圈数，调节喷嘴之间距离改变对冲射流强度；

(4)本发明可以实现空化流场的可视化观察。

附图说明

图1为本发明实施例高压对冲淹没射流空化反应器的结构示意图。

图2为图1中腔体主体的结构示意图。

图3为图1中高压喷嘴的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在本发明的示例性实施例中，提供了一种高压对冲淹没射流空化反应器。图1为本发明实施例高压对冲淹没射流空化反应器的结构示意图。如图1所示，本发明高压对冲淹没射流空化反应器包括：腔体主体、管路、进口高压法兰、高压喷嘴、腔体上盖、腔体下盖、透明视窗、视窗盖板、和透光底板。