[发明专利]一种涡流场的声化学反应器有效

专利信息
申请号: 201711462875.3 申请日: 2017-12-28
公开(公告)号: CN108101150B 公开(公告)日: 2019-12-06
发明(设计)人: 沈壮志;郭建中;郝长春 申请(专利权)人: 陕西师范大学
主分类号: C02F1/34 分类号: C02F1/34;C02F1/72
代理公司: 61226 西安佩腾特知识产权代理事务所(普通合伙) 代理人: 曹宇飞<国际申请>=<国际公布>=<进入
地址: 710062 陕西省西*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 半椭圆 涡流场 涡流管 混沌 涡流 声化学反应器 内层管 外层管 齿形 声场 反应器技术领域 降解有机污染物 协同增效作用 超声换能器 齿形结构 方向垂直 扰动作用 水流方向 水平距离 涡流流动 反应器 超声波 出水端 管口处 声空化 液态流 散射 出水 管口 口距 流场 内层 套接 水力 折射 加工 联合
【说明书】:

发明涉及一种涡流场的声化学反应器,属于液态流混沌反应器技术领域,该反应器包括涡流管,涡流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半椭圆齿形结构,使出水在管口处形成半椭圆齿形涡流混沌场;与涡流流动方向垂直的超声波在半椭圆齿形涡流扰动作用下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,即超声换能器产生的声场与涡流管产生的水力涡流场联合形成混沌流场,产生协同增效作用,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空化和声场混沌的涡流空化声化反应器。

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会产生驻波,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。本发明将解决这个问题。

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半椭圆齿形涡流混沌场的涡流管。

同时本发明还提供了利用上述涡流管形成半椭圆齿形涡流混沌与声空化联合反应场的一种涡流场的声化学反应器,使声波在涡流空化场中传播产生各个方向的散射和折射,在液体中形成均匀、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:

一种涡流管,该涡流管3的出水端包括内外套接的内层管31和外层管32,沿着水流方向,外层管32管口距内层管31管口的水平距离为15~25mm,内层管31或/和外层管32的管口均加工为半椭圆齿形结构,使出水在管口处形成半椭圆齿形涡流混沌场;涡流管3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,半椭圆齿的线性方程为:

其中:b为半椭圆的长半轴,即半椭圆齿的齿高,b=10~20mm,a为半椭圆的短半轴,即半椭圆齿的齿根部半宽度,a=5~10mm。

本发明还提供了一种涡流场的声化学反应器,包括反应器1,在反应器1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所述的涡流管3,涡流管3的出水方向与反应器1的轴线平行,在反应器1的侧壁自上而下分布多个超声换能器2,超声换能器2产生的声场与涡流管3产生的半椭圆齿形涡流混沌场联合形成混沌流场。

进一步限定,所述涡流管3是多个,均匀分布在反应器1的底部。

进一步限定,一个涡流管3与相邻一个涡流管3之间的间距是不小于25mm。

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