[发明专利]锯齿状涡流场声混沌空化装置

说明书

本发明涉及一种锯齿状涡流场声混沌空化装置，属于液态流混沌反应器技术领域，在反应器内包括锯齿状涡流场管，该锯齿状涡流场管的出水端包括内外套接的内层管和外层管，沿着水流方向，内层管或/和外层管的管口均加工为锯齿形结构，使出水在管口处形成涡流空化混沌场；使超声换能器产生的声波在该液体中传播会产生各个方向的散射和折射，会在液体中形成比较具有均匀、稳定的声场分布，大大提高声空化降解有机污染物的效率。

技术领域

本发明属于液态流混沌反应器技术领域，尤其涉及一种利用水力涡流场和声场混沌降解处理有机污染物废水的锯齿状涡流场声混沌空化装置。

技术背景

据联合国调查，我国是世界上十三个贫水国之一，目前，全国年用水总量近6200亿立方米，正常年份缺水500多亿立方米，随着经济社会发展和全球气候变化影响加剧，水资源供需矛盾将更加尖锐,一方面许多水资源无法再利用，加重了水资源的匮乏程度，另一方面环境的可持续利用和经济的可持续发展严重被影响。因此，解决水环境污染的危害与防治具有十分重要的现实意义。

随着现代工业的发展,工业废水已成为水体污染的主要来源。尽管水处理技术取得长足进步,尤其是微生物处理技术的发展,已广泛应用于水处理的各个领域,然而工业废水中大量复杂持久性难降解有机污染物仅靠生物处理很难完全降解,为此各种处理技术手段应运而生。

物理方法进行水处理，由于不产生二次污染，被称为“绿色水处理”，受到了广泛的关注。其中的空化法，因可以廉价简易地集高温、高压、机械剪切和破碎为一体，为物理方法进行有机污染物降解和水体净化处理创造了特殊的形式，声空化法就是其中的代表。

声空化法就是液体中的微气泡在声波作用下经过膨胀，压缩及崩溃产生高活性的自由基，这些自由基尤其是羟基自由基不加选择地氧化有机污染物，达到降解的目的。但声波在液体中传播容易产生驻波，驻波声场的存在会在液体中形成盲区，如何最大程度地减少或消除驻波,以形成均匀、稳定的声场分布是提高处理效率的关键。

发明内容

为了克服上述现有技术所存在的不足，本发明提供了一种能够使水流形成涡流的锯齿状涡流场管。

同时本发明还提供了利用上述锯齿状涡流场管的锯齿状涡流场声混沌空化装置，使声波在涡流场中传播产生各个方向的散射和折射，在液体中形成较为均匀、稳定的声场分布，进而可大大提高声空化降解有机污染物的效率。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种锯齿状涡流场管，该锯齿状涡流场管的出水端包括内外套接的内层管和外层管，沿着水流方向，外层管管口距内层管管口的水平距离为15～25mm，内层管或/和外层管的管口均加工为锯齿形结构，使出水在管口处形成涡流空化混沌场；锯齿的展开顶角为60～120°；在锯齿状涡流场管的展开图中，以水流方向为y轴，管体的周向延伸方向为x轴，锯齿形管口的线性曲线为：

y＝±k(x-na)

其中：k为斜率，取值为0.577～1.732；a为齿间距，取值为20～25mm；n为锯齿的个数；当x＝a/2的奇数倍时，y的取值为5.77～17.32mm。

本发明还提供一种锯齿状涡流场声混沌空化装置，包括反应器，在反应器的底部开设有进水口、上部侧壁开设有出水口，在进水口上安装有权利要求1所述的锯齿状涡流场管，锯齿状涡流场管的出水方向与反应器的轴线平行，在反应器的侧壁自上而下分布多个超声换能器，超声换能器产生的声场与锯齿状涡流场管产生的锯齿状涡流场联合形成混沌流场。

进一步限定，所述锯齿状涡流场管是多个，均匀分布在反应器的底部。

进一步限定，一个锯齿状涡流场管与相邻一个锯齿状涡流场管之间的间距不小于25mm。

进一步限定，所述超声换能器在反应器的侧壁上沿着周向均匀分布。