本發(fā)明涉及一種反應(yīng)器，具體涉及水下密集氣泡微波放電水處理反應(yīng)器。

背景技術(shù)：
現(xiàn)有水下放電反應(yīng)器大多采用針-針、針-板、多針-板或多針-多針結(jié)構(gòu)，通常直接在水使用高壓脈沖激勵(lì)，產(chǎn)生電暈或電弧放電，主要應(yīng)用于研究水下放電特性。這些水下放電反應(yīng)器存在放電困難、放電區(qū)域小、處理效率低和成本高等缺點(diǎn)，不適合應(yīng)用于處理大流量的廢水。另外，使用微波源經(jīng)過(guò)波導(dǎo)管引入諧振腔，由于待處理的水通常具有導(dǎo)電特性，直接使用微波在諧振腔內(nèi)的水中產(chǎn)生放電非常困難，且現(xiàn)有的水下微波放電反應(yīng)器主要用于科學(xué)研究，不能處理流動(dòng)狀態(tài)的水，也不具備反應(yīng)物系統(tǒng)的擴(kuò)散調(diào)控功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種能夠處理大流量廢水的水下密集氣泡微波放電水處理反應(yīng)器，放電簡(jiǎn)單，成本低，能夠有效降低反應(yīng)活化能，協(xié)同提高廢水降解的活化反應(yīng)速率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明的水下密集氣泡微波放電水處理反應(yīng)器，包括底座、安裝在底座上的殼體、儲(chǔ)水箱、泵組件、閥門組件、微波源、用于實(shí)現(xiàn)微波源與諧振腔之間功率及負(fù)載匹配的功率調(diào)配器、可與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)采集及控制單元、水下密集氣泡流體產(chǎn)生裝置、安裝在殼體上用于檢測(cè)放電區(qū)域放電光譜的光譜檢測(cè)器；殼體的下方設(shè)有反應(yīng)器進(jìn)氣口及反應(yīng)器進(jìn)水口，殼體的上方設(shè)有反應(yīng)器出水口及反應(yīng)器出氣口；殼體內(nèi)設(shè)有上下兩層絕緣網(wǎng)、位于絕緣網(wǎng)兩側(cè)的放電管和位于底層絕緣網(wǎng)下方的曝氣裝置，所述絕緣網(wǎng)與放電管圍成的區(qū)域內(nèi)設(shè)有多個(gè)負(fù)載催化劑的石英小球，所述放電管外環(huán)繞有諧振腔，所述諧振腔通過(guò)功率調(diào)配器連接有波導(dǎo)管，所述波導(dǎo)管的另一端與微波源相連接；光譜檢測(cè)器與數(shù)據(jù)采集及控制單元的輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)采集及控制單元的輸出端連接泵組件、閥門組件、微波源、水下密集氣泡流體產(chǎn)生裝置的驅(qū)動(dòng)器，所述泵組件及閥門組件在數(shù)據(jù)采集及控制單元的控制下，實(shí)現(xiàn)水處理通道的選擇和氣體的循環(huán)。上述反應(yīng)器出水口安裝有氣液分離器；所述閥門組件包括設(shè)置在干凈水源出水管上的第一閥門、設(shè)置在儲(chǔ)水箱出水管上的第二閥門、設(shè)置在進(jìn)氣管道上的第三閥門、設(shè)置在儲(chǔ)水箱進(jìn)水管上的第四閥門和設(shè)置在單次處理水出水管上的第五閥門；所述泵組件包括氣泵和液壓泵；所述干凈水源出水管的另一端、儲(chǔ)水箱出水管的另一端均與反應(yīng)器進(jìn)水口相連接，所述液壓泵安裝在反應(yīng)器進(jìn)水口處；所述儲(chǔ)水箱進(jìn)水管的另一端和單次處理水出水管的另一端均與氣液分離器出水口相連接；所述進(jìn)氣管道一端與反應(yīng)器進(jìn)氣口相連接，另一端與反應(yīng)器出氣口及氣液分離器出氣口相連接，所述氣泵安裝在反應(yīng)器進(jìn)氣口處。上述絕緣網(wǎng)的板厚為1.5-3.0mm，絕緣網(wǎng)上均勻分布有多個(gè)孔洞，每個(gè)孔洞的孔徑為0.5-2.5mm，相鄰兩個(gè)孔洞中心間距為1.0-6.0mm，板厚1.5-3.0mm。上述放電管采用的是聚四氟乙烯、高密度聚丙烯、陶瓷或者石英。上述水下密集氣泡流體產(chǎn)生裝置采用的是用于產(chǎn)生水下密集氣泡流體的超聲空化裝置。上述超聲空化裝置包括超聲電源和安裝在殼體底部的超聲換能器，所述超聲換能器與超聲電源相連接，所述超聲電源與數(shù)據(jù)采集及控制單元相連接。上述水下密集氣泡流體產(chǎn)生裝置采用的是用于產(chǎn)生水下密集氣泡流體的機(jī)械攪拌裝置。上述機(jī)械攪拌裝置包括設(shè)置在殼體底部的調(diào)速電機(jī)、設(shè)置在殼體內(nèi)的攪拌器和與調(diào)速電機(jī)輸入端相連接用于控制調(diào)速電機(jī)的調(diào)速驅(qū)動(dòng)器，所述調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)軸穿過(guò)殼體與攪拌器相連接，所述調(diào)速驅(qū)動(dòng)器與數(shù)據(jù)采集及控制單元相連接。上述光譜檢測(cè)器具體采用的是石英玻璃管或者發(fā)光光譜儀，所述石英玻璃管的底部緊貼放電區(qū)域，所述發(fā)光光譜儀的光纖探頭伸入殼體內(nèi)部。上述殼體的兩側(cè)設(shè)有絕緣筒，所述底座和絕緣筒采用的是聚四氟乙烯板材制作。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明采用超聲空化和機(jī)械擾動(dòng)兩種手段，首先在微波諧振腔的水中建立密集氣泡群，降低放電難度，并將微波源通過(guò)波導(dǎo)管傳輸并匹配到微波諧振腔中，在帶有密集氣泡群的氣液兩相流中產(chǎn)生放電。同時(shí)，通過(guò)超聲波和機(jī)械攪拌等物理擾動(dòng)，提升氣液兩相流間的擴(kuò)散和傳質(zhì)，有效提高擴(kuò)散反應(yīng)速率；并綜合利用放電產(chǎn)生的紫外線和臭氧，構(gòu)建水下多相催化反應(yīng)系統(tǒng)，有效降低反應(yīng)活化能，協(xié)同提高廢水降解的活化反應(yīng)速率。附圖說(shuō)明圖1為微波源及傳輸波導(dǎo)裝置圖；圖2為變頻超聲功率密度調(diào)控原理示意圖(變頻調(diào)制信號(hào)波形)；圖3為變頻超聲功率密度調(diào)控原理示意圖(高-中頻超聲功率密度調(diào)制波)；圖4為實(shí)施例一的水下密集氣泡微波放電水處理反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為絕緣網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為雙路超聲功率信號(hào)發(fā)生電路；圖7為壓電換能器匹配電路(串聯(lián)電感與并聯(lián)電容匹配結(jié)構(gòu))；圖8為壓電換能器匹配電路(串聯(lián)電感T型匹配網(wǎng)結(jié)構(gòu))；圖9為實(shí)施例一的超聲空化水下密集氣泡微波放電處理單元連接圖；圖10為實(shí)施例二的水下密集氣泡微波放電水處理反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為實(shí)施例二的超聲空化水下密集氣泡微波放電處理單元連接圖；圖中各標(biāo)號(hào)：底座1、殼體2、儲(chǔ)水箱3、液壓泵4-1、氣泵4-2、第一閥門5-1、第二閥門5-2、第三閥門5-3、第四閥門5-4、第五閥門5-5、微波源6-1、波導(dǎo)管6-2、功率調(diào)配器6-3、諧振腔6-4、數(shù)據(jù)采集及控制單元7、超聲電源8-1a、雙頻超聲換能器8-2a、調(diào)速驅(qū)動(dòng)器8-1b、調(diào)速電機(jī)8-2b、攪拌器8-3b、光譜檢測(cè)器9、反應(yīng)器進(jìn)氣口10-1、反應(yīng)器進(jìn)水口10-2、反應(yīng)器出氣口10-3、反應(yīng)器出水口10-4、絕緣網(wǎng)11、孔洞11-1、放電管12、曝氣裝置13、石英小球14、氣液分離器15、絕緣筒16。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明在氣液固三相混合系統(tǒng)中產(chǎn)生微波放電等離子體，并使用放電產(chǎn)生的活性物質(zhì)處理水。固相采用負(fù)載二氧化鈦TiO2薄膜的石英小球14或石英砂，液相為被處理的水，氣相為通入水中的氣流。在外加超聲或機(jī)械攪拌力的作用下，流動(dòng)的水中動(dòng)態(tài)形成密集氣泡群，氣液兩相流在固相的空隙中流動(dòng)，水中氣泡在微波激勵(lì)下產(chǎn)生擊穿放電，放電產(chǎn)生的活性物質(zhì)在氣液兩相之間發(fā)生快速擴(kuò)散和傳質(zhì)，促進(jìn)水中有毒害物質(zhì)與放電活性物質(zhì)的反應(yīng)擴(kuò)散速率，達(dá)到提升擴(kuò)散反應(yīng)速率的目的。另一方面，放電產(chǎn)生的紫外線(UV)與石英小球14外表面的TiO2薄膜、水和氣體之間形成多項(xiàng)催化反應(yīng)系統(tǒng)，固態(tài)催化劑有效降低了反應(yīng)活化能，從而提升水處理的活化反應(yīng)速率。圖1所示的是微波源以及傳輸波導(dǎo)的裝置圖，微波源使用的是型號(hào)為HMG-2010/20/30/50功率為1/2/3/5kW的程控微波源，或者使用2M210-M1/2M244-M1/2M167B-M11等型號(hào)的微波磁控管，微波頻率為2.45GHz，該微波源提供的最大功率為1000W。微波源6-1連接波導(dǎo)管6-2、匹配調(diào)節(jié)器、監(jiān)視耦合窗、諧振腔6-4相連接，當(dāng)微波源6-1工作時(shí)，微波由波導(dǎo)管6-2進(jìn)入反應(yīng)器，通過(guò)匹配調(diào)節(jié)器對(duì)波型以及反射進(jìn)行微調(diào)，而耦合窗使大氣壓下的波導(dǎo)與真空系統(tǒng)隔離。微波源6-1可以控制輸入功率的大小，也可以測(cè)量反射功率的大小。微波源6-1頻率為2.45GHz的工業(yè)微波，其自由空間波長(zhǎng)是12.24cm，諧振腔6-4的半徑設(shè)置為微波波長(zhǎng)的整數(shù)倍，腔中電磁場(chǎng)分布出現(xiàn)多模結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)管6-2選用圓形或矩形波導(dǎo)管6-2，為使微波能順利在波導(dǎo)管6-2中傳播，波導(dǎo)管6-2的彎曲程度不超過(guò)1/4波長(zhǎng)(3.06cm)。在諧振腔6-4內(nèi)邊緣開有散熱翅片，在諧振腔6-4中心放置管狀的石英或陶瓷材料氣液兩相反應(yīng)器，利用微波放電等離子體處理水。反應(yīng)器設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：(1)使用石英或陶瓷反應(yīng)器，使微波穿過(guò)而不被吸收；(2)含有密集氣泡的氣液兩相流，可以有效降低微波放電的難度；(3)超聲或機(jī)械攪拌，增強(qiáng)了氣液兩相之間的擴(kuò)散與傳質(zhì)，催化劑減小了反應(yīng)活化能，從而可以有效提升水處理的反應(yīng)速率。固相催化材料的制作負(fù)載TiO2薄膜的石英小球14或石英砂的制作工藝，石英小球14的直徑為1.0-4.0mm，將多粒石英小球使用鈦酸丁酯(Ti(OC4H9)4)酒精溶液反復(fù)浸泡并晾干，在石英小球表面水解生成厚度為50-200nm的鈦酸薄膜，然后再將石英小球放在350～400℃的爐內(nèi)焙燒脫水2小時(shí)，形成TiO2薄膜；或者直接使用粒徑為20-200nm，比表面積≥30m2/g的TiO2水基漿料(七色光科技)，涂覆石英小球形成TiO2漿料膜，再將石英小球放在350～400℃的爐內(nèi)焙燒脫水1.5-2.0小時(shí)，形成固化的TiO2薄膜。如果選用石英砂，則選擇粒徑為0.2-2.0mm石英砂燒結(jié)形成多孔石英砂塊，用浸漬提拉法在石英砂上均勻涂敷并燒結(jié)形成厚度分別為50-200nm的TiO2薄膜。其具體做法是，將多孔石英砂塊浸入鈦酸丁酯(Ti(OC4H9)4)酒精溶液中并慢速向上提拉，并施加流動(dòng)的空氣促進(jìn)酒精揮發(fā)，溶液在石英砂表面水解生成鈦酸薄膜。然后再將多孔石英砂塊放在350～400℃的爐內(nèi)焙燒脫水2小時(shí)，形成TiO2薄膜；或者直接使用粒徑為20-200nm，比表面積≥30m2/g的TiO2水基漿料(七色光科技)，將多孔石英砂反復(fù)浸入漿料，塊形成TiO2漿料膜，再將多孔石英砂塊放在350～400℃的爐內(nèi)焙燒脫水1.5-2.0小時(shí)，形成固化的TiO2薄膜。實(shí)施例12.1超聲空化水下密集氣泡流體的產(chǎn)生在含氣液體內(nèi)施加超聲波，使氣泡在超聲的作用下產(chǎn)生稀疏和壓縮震動(dòng)，在特定的超聲頻率下，特定的氣泡產(chǎn)生快速生長(zhǎng)、收縮、再生成、再收縮，從而產(chǎn)生快速的爆裂生產(chǎn)密集氣泡；同時(shí)，氣泡的周期性的振蕩或崩裂瞬間，產(chǎn)生短暫的局部高溫和高壓，從而引發(fā)力學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)等效應(yīng)。設(shè)備特點(diǎn)：適用環(huán)境廣泛，耐溫耐壓范圍寬；結(jié)構(gòu)型式多樣，可根據(jù)需要采用中置式、底附式、側(cè)附式等超聲輻射方式；結(jié)構(gòu)緊湊，超聲密度大、無(wú)死角，處理速度快，處理量大，操作方便等特點(diǎn)。根據(jù)超聲空化原理，水中氣泡的共振頻率是尺寸的函數(shù)，外加超聲波可以與空泡發(fā)生作用。假設(shè)液體密度為ρ，半徑為Re、比熱比為γ(等溫條時(shí)γ＝1)、表面張力系數(shù)為σ、流體壓力為Ph的空泡固有振動(dòng)頻率fr表達(dá)式為：使用頻率為fa的超聲波激勵(lì)空泡，當(dāng)fa＝fr時(shí)，氣泡處于共振狀態(tài)(不破裂)；當(dāng)fa<fr時(shí),氣泡會(huì)崩潰；fa>fr時(shí),氣泡不會(huì)崩潰。本發(fā)明應(yīng)用如圖2所示的變頻功率密度調(diào)制超聲波激勵(lì)含氣液體，動(dòng)態(tài)產(chǎn)生和篩選氣泡。圖4是使用由雙頻超聲換能器8-2a，在如圖2和圖3所示的變頻功率超聲激勵(lì)下產(chǎn)生水下密集氣泡微波放電的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。反應(yīng)器由雙頻超聲換能器8-2a、曝氣裝置13、諧振腔6-4、波導(dǎo)管6-2、放電管12、負(fù)載催化劑石英小球、光學(xué)觀測(cè)口、絕緣支架、底座1、進(jìn)水口、進(jìn)氣口、出水口、出氣口和頂蓋等單元組成。其中，石英小球放置在兩層絕緣網(wǎng)11之間；雙頻超聲換能器8-2a安裝在反應(yīng)器的底部，換能器在超聲電源8-1a的驅(qū)動(dòng)在水中產(chǎn)生空化和擾動(dòng)，產(chǎn)生含有密集氣泡的氣液混合相流體；光學(xué)觀測(cè)窗，采用一段封閉的石英玻璃管，插入反應(yīng)器內(nèi)，石英玻璃管的底部緊貼放電區(qū)域，可將發(fā)光光譜儀的光纖探頭深入光學(xué)觀測(cè)窗檢測(cè)放電光譜；反應(yīng)器的底座1和絕緣筒16使用聚四氟乙烯板材制作；石英小球放置在放電管12內(nèi)，放電管12外由微波諧振腔6-4環(huán)繞，放電管12使用聚四氟乙烯、高密度聚丙烯、陶瓷或石英等不吸收或微量吸收微波的材料制作，為了便于觀察，放電管12使用石英玻璃制作；殼體2的下方設(shè)有反應(yīng)器進(jìn)氣口10-1及反應(yīng)器進(jìn)水口10-2，殼體2的上方設(shè)有反應(yīng)器出水口10-4及反應(yīng)器出氣口(10-3)。氣相和液相在超聲波的作用下形成含有密集氣泡的氣液兩相流，在反應(yīng)器內(nèi)部自下而上流動(dòng)，經(jīng)放電和催化處理后從反應(yīng)器的上端出氣口和出水口排出。(2)阻攔絕緣網(wǎng)板圖4所示的反應(yīng)器內(nèi)，在上端和下端分別安裝圖5所示的板狀阻攔絕緣網(wǎng)11，絕緣網(wǎng)11使用聚四氟乙烯、高密度聚丙烯、陶瓷或石英材料制作。絕緣網(wǎng)11的孔徑0.5-2.5mm，孔中心間距1.0-6.0mm，板厚1.5-3.0mm，孔洞11-1垂直穿過(guò)板材并均勻分布。絕緣網(wǎng)11的作用是，固定石英小球/石英砂和協(xié)助水下密集氣泡的產(chǎn)生。雙頻的超聲電源8-1a主體電路及其匹配：圖6所示為激勵(lì)雙頻超聲壓電換能器的電源主體電路，圖中的DDS1/2作為超聲波發(fā)生器的初始信號(hào)源，使用ADI公司的AD9838、AD5930、AD5932、AD9831、AD9832、AD9837等器件，其輸出高速電壓比較器A1/A2形成方波，在通過(guò)D觸發(fā)器U2A/U2B構(gòu)成的二分頻電路獲得占空比為0.5的方波，與門U1A/U1B在MCU的GP0/GP1控制下，送出圖7所示的功率密度調(diào)制掃頻信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)圖8所示的變頻功率密度調(diào)制信號(hào)，功率密度信號(hào)通過(guò)邏輯控制單元UH/UL分別轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動(dòng)全橋逆變電路的4路邏輯信號(hào)。端口HL與LR的方波信號(hào)同相，端口HR與LL的方波信號(hào)同相，HL與HR的方波信號(hào)反相；集成電路UD1-UD4為MOSFET/IGBT管(Q1-Q4)構(gòu)成的全橋電路的驅(qū)動(dòng)芯片，采用IR2186等芯片；全橋逆變器驅(qū)動(dòng)由CP1/CP2和變壓器PT1/PT2構(gòu)成的諧振電路，在變壓器的次級(jí)產(chǎn)生高壓激勵(lì)信號(hào)，變壓器的次級(jí)連接功率超聲換能器匹配電路及換能器系統(tǒng)。圖7所示的匹配網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗表達(dá)式為：激勵(lì)電源的角頻率ω、有功功率電阻Ra、匹配電感電感量Lm和并聯(lián)匹配電容Cm表達(dá)式為：圖8所示的串聯(lián)電感T型匹配網(wǎng)的等效阻抗表達(dá)式為：其中，激勵(lì)電源的有功功率電阻Ra和匹配電感電感量Lm的表達(dá)式為：并聯(lián)匹配電容Cm的值，由有功功率電阻Ra求解。水處理單元的工作原理使用超聲空化產(chǎn)生水下密集氣泡的微波處理單元的工作原理如圖9所示，數(shù)據(jù)采集與控制單元與微波源6-1、超聲電源8-1a和光譜檢測(cè)器9連接。反應(yīng)器出水口10-4安裝有氣液分離器15；所述閥門組件包括設(shè)置在干凈水源出水管上的第一閥門5-1、設(shè)置在儲(chǔ)水箱出水管上的第二閥門5-2、設(shè)置在進(jìn)氣管道上的第三閥門5-3、設(shè)置在儲(chǔ)水箱進(jìn)水管上的第四閥門5-4和設(shè)置在單次處理水出水管上的第五閥門5-5；泵組件包括氣泵4-2和液壓泵4-1；干凈水源出水管的另一端、儲(chǔ)水箱出水管的另一端均與反應(yīng)器進(jìn)水口10-2相連接，液壓泵4-1安裝在反應(yīng)器進(jìn)水口10-2處；儲(chǔ)水箱進(jìn)水管的另一端和單次處理水出水管的另一端均與氣液分離器出水口相連接；進(jìn)氣管道一端與反應(yīng)器進(jìn)氣口10-1相連接，另一端與反應(yīng)器出氣口10-3及氣液分離器出氣口相連接，氣泵4-2安裝在反應(yīng)器進(jìn)氣口10-1處。啟動(dòng)微波源6-1后，微波通過(guò)波導(dǎo)管6-2和功率調(diào)配器6-3與反應(yīng)器的諧振腔6-4相連接，調(diào)配器6-3的作用是實(shí)現(xiàn)微波源6-1與微波諧振腔6-4之間的功率和負(fù)載匹配，提高諧振腔6-4從微波源6-1獲得的能量效率；雙頻的超聲電源8-1a與反應(yīng)器底部的壓電換能器連接，閥門組件(VR1和VR2-VR4)在數(shù)據(jù)采集與控制單元的控制下，實(shí)現(xiàn)水處理通道的選擇，未經(jīng)過(guò)處理的水從閥門VR1進(jìn)入，在壓液泵4-1的輸送下進(jìn)入反應(yīng)器，氣體在氣泵4-2的輸送下從反應(yīng)器的底部進(jìn)入，需要重復(fù)處理的水，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器處理后的水通過(guò)氣液分離器后，從閥門V4送入儲(chǔ)水箱3。需要單次處理的水，在經(jīng)過(guò)氣液分離器后不進(jìn)入儲(chǔ)水箱3，從閥門V5流出；水和氣體的流量，分別通過(guò)液體流量計(jì)FL和氣體流量計(jì)FG獲??；光探測(cè)器用于檢測(cè)放電區(qū)域的放光光譜，其特定波長(zhǎng)的光譜相對(duì)強(qiáng)度數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集與控制單元獲取，數(shù)據(jù)采集與控制單元可以根據(jù)采集到的放電光譜強(qiáng)度，進(jìn)一步調(diào)節(jié)微波源6-1和超聲電源8-1a的輸出功率，使放電處于最佳的參數(shù)配置。本發(fā)明的有益效果如下：(1)使用石英或陶瓷反應(yīng)器，使微波穿過(guò)而不被吸收；(2)含有密集氣泡的氣液兩相流，可以有效降低微波放電的難度；(3)超聲或機(jī)械攪拌，增強(qiáng)了氣液兩相之間的擴(kuò)散與傳質(zhì)，催化劑減小了反應(yīng)活化能，從而可以有效提升水處理的反應(yīng)速率。實(shí)施例二：2.2機(jī)械攪拌水下密集氣泡兩相流的產(chǎn)生(1)反應(yīng)器原理運(yùn)用快速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械葉片攪動(dòng)含氣流體，在水中動(dòng)態(tài)產(chǎn)生和篩選氣泡尺寸和密度，為水下微波放電創(chuàng)造條件。在水下密集氣泡中產(chǎn)生微波放電并處理流動(dòng)的廢水，充分利用放電產(chǎn)生的UV與負(fù)載TiO2膜的固體材料聯(lián)合構(gòu)建固液氣三相聯(lián)合的催化反應(yīng)系統(tǒng)，在旋轉(zhuǎn)葉片擾動(dòng)作用下，為流體提供流速，同時(shí)增強(qiáng)流體擴(kuò)散和催化反應(yīng)，達(dá)到有效提升水下密集氣泡微波放電降解廢水效率的目的。圖10是使用由調(diào)速電機(jī)8-2b帶動(dòng)攪拌葉片，在水下產(chǎn)生密集氣泡，降低微波放電難度的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。反應(yīng)器由調(diào)速電機(jī)8-2b、曝氣裝置13、諧振腔6-4、波導(dǎo)管6-2、放電管12、負(fù)載催化劑石英小球、光學(xué)觀測(cè)口、絕緣支架、底座1、進(jìn)水口、進(jìn)氣口、出水口、出氣口和頂蓋等單元組成。其中，石英小球放置在兩層絕緣網(wǎng)11之間；調(diào)速電機(jī)8-2b安裝在反應(yīng)器的底部，電機(jī)轉(zhuǎn)軸透過(guò)反應(yīng)器的不銹鋼底板與攪拌葉片連接，攪拌葉片在調(diào)速電機(jī)8-2b的帶動(dòng)下攪動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)的氣液混合相流體，產(chǎn)生密集氣泡；光學(xué)觀測(cè)窗，采用一段封閉的石英玻璃管，插入反應(yīng)器內(nèi)，石英玻璃管的底部緊貼放電區(qū)域，可將發(fā)光光譜儀的光纖探頭深入光學(xué)觀測(cè)窗檢測(cè)放電光譜；反應(yīng)器的底座1和絕緣筒16使用聚四氟乙烯板材制作；石英小球放置在放電管12內(nèi)，放電管12外由微波諧振腔6-4環(huán)繞，放電管12使用聚四氟乙烯、高密度聚丙烯、陶瓷或石英等不吸收或微量吸收微波的材料制作，為了便于觀察，放電管12使用石英玻璃制作；進(jìn)水口和進(jìn)氣口位于反應(yīng)器的下方，出氣口和出水口位于反應(yīng)器的上方，與電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接的攪拌葉片位于曝氣裝置13的下方，氣相和液相在攪拌葉片的作用下形成含有密集氣泡的氣液兩相流，在反應(yīng)器內(nèi)部自下而上流動(dòng)，經(jīng)放電和催化處理后從反應(yīng)器的上端出氣口和出水口排出。為了在反應(yīng)器內(nèi)部獲得均勻而密集的氣泡，將調(diào)速攪拌器8-3b安裝在放電反應(yīng)器底部，在攪拌葉片的上方安裝具有曝氣和阻攔石英小球功能的絕緣網(wǎng)11，攪拌器8-3b由3-4個(gè)攪拌葉片均勻焊接在與電機(jī)轉(zhuǎn)軸連接的轉(zhuǎn)盤上，形成螺旋槳結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)葉片的后邊沿帶有突起，有助于攪拌葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生氣液兩相微湍流，在阻攔網(wǎng)板的聯(lián)合作用下形成水下密集氣泡群，促進(jìn)氣液兩相之間的相互擴(kuò)散和流體傳質(zhì)。螺旋槳結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)葉片工作時(shí)，促進(jìn)氣液兩相從反應(yīng)器的底部向頂部流動(dòng)，在放電區(qū)域獲得處理。(2)水處理單元結(jié)構(gòu)使用葉片攪拌產(chǎn)生水下密集氣泡的微波處理單元的工作原理如圖11所示，數(shù)據(jù)采集與控制單元與微波源6-1、調(diào)速電機(jī)8-2b和光譜檢測(cè)器9連接。啟動(dòng)微波源6-1后，微波通過(guò)波導(dǎo)管6-2和功率調(diào)配器6-3與反應(yīng)器的諧振腔6-4相連接，調(diào)配器6-3的作用是實(shí)現(xiàn)微波源6-1與微波諧振腔6-4之間的功率和負(fù)載匹配，提高諧振腔6-4從微波源6-1獲得的能量效率；調(diào)速驅(qū)動(dòng)器8-1b與反應(yīng)器底部的調(diào)速電機(jī)8-2b連接，閥門組件(VR1和VR2-VR4)在數(shù)據(jù)采集與控制單元的控制下，實(shí)現(xiàn)水處理通道的選擇，未經(jīng)過(guò)處理的水從閥門VR1進(jìn)入，在液壓泵4-1的輸送下進(jìn)入反應(yīng)器，氣體在氣泵4-2的輸送下從反應(yīng)器的底部進(jìn)入，需要重復(fù)處理的水，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器處理后的水通過(guò)氣液分離器后，從閥門V4送入儲(chǔ)水箱3。需要單次處理的水，在經(jīng)過(guò)氣液分離器后不進(jìn)入儲(chǔ)水箱3，從閥門V5流出；水和氣體的流量，分別通過(guò)液體流量計(jì)FL和氣體流量計(jì)FG獲取；光探測(cè)器用于檢測(cè)放電區(qū)域的放光光譜，其特定波長(zhǎng)的光譜相對(duì)強(qiáng)度數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集與控制單元獲取，數(shù)據(jù)采集與控制單元可以根據(jù)采集到的放電光譜強(qiáng)度，進(jìn)一步調(diào)節(jié)微波源6-1的輸出功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速，使放電處于最佳的參數(shù)配置。氣液分離器采用不銹鋼材料制作，從反應(yīng)器出水口10-4流出的氣液兩相流從氣液分離器的氣液入口進(jìn)入，在氣液分離室分離成氣相和液相，液體水從出水口流出。氣體從頂部的出氣口流出，并與反應(yīng)器頂部出氣口流出的氣體匯聚后，通過(guò)閥門V3和氣泵4-2組成的通道進(jìn)入反應(yīng)器循環(huán)使用。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。