一種水力聲空化環(huán)流反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于液態(tài)流體空化發(fā)生裝置研究技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用水力聲空化強(qiáng)化降解處理有機(jī)污染物廢水的水力聲空化環(huán)流反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口的增長，社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，污水的排放量與日倶增，水污染問題已對人類生存和社會發(fā)展構(gòu)成了越來越嚴(yán)重的威脅，防止水體惡化，保護(hù)水資源，已經(jīng)成為人類共同追求的目標(biāo)。傳統(tǒng)的處理方法在防治水體污染方面已經(jīng)并正在發(fā)揮著重要的作用。但由于廢水量的不斷增加，組成成份的日趨復(fù)雜，對廢水處理的日趨嚴(yán)格，傳統(tǒng)的處理方法在多功能性，高效穩(wěn)定性，和經(jīng)濟(jì)合理性方面難以滿足不斷提高的環(huán)境要求，因此高環(huán)境的要求需要有新的技術(shù)為之配套。
[0003]氣升式噴射環(huán)流反應(yīng)器以氣體為推動力實現(xiàn)水的循環(huán)流動，無需機(jī)械攪拌和栗提升，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且能耗低，被廣泛用于生物、化工及環(huán)境領(lǐng)域。傳統(tǒng)氣升式噴射環(huán)流反應(yīng)器中，氣泡上升過程中不斷聚并變大，帶來兩個不利影響:1)大氣泡受到的浮力大而曳力小，不能被環(huán)流帶到下降段，使下降段、尤其是底部氣含率非常小;2)氣液界面積減小，對傳質(zhì)不利。
[0004]空化作為一種物理方法處理污水技術(shù)，具有高效能，成本低，并具有不產(chǎn)生二次污染，被稱為“綠色水處理”，受到了廣泛的關(guān)注。而目前研究比較多的主要是超聲寶化和水力空化。近年來，對超聲空化技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)的深人研究發(fā)現(xiàn)其在特種污水處理方面效果明顯，
[0005]然而，超聲空化雖然空化強(qiáng)度高，但在總能耗中只有5%?10%用于空化，其余90 %?95 %的能量是以熱能的形式使系統(tǒng)升溫，這使得超聲空化的應(yīng)用受到極大的限制，難以實現(xiàn)工業(yè)化。隨著水力空化進(jìn)入人們的事業(yè)，我們發(fā)現(xiàn)水力空化在污水處理方面潛力巨大，具有簡便易行、能耗低、效率高等特點(diǎn)，從能效和規(guī)?；矫姹容^，水力空化技術(shù)比超聲空化技術(shù)更具有優(yōu)勢，但水力空化具有空化強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，因此設(shè)計一種具有超聲空化強(qiáng)度高，水力空化能耗低、效率高的水力聲空化環(huán)流設(shè)備就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服傳統(tǒng)水力空化技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明提供了一種超聲空化強(qiáng)度高、水力空化能耗低、效率高且處理能力強(qiáng)的水力聲空化環(huán)流反應(yīng)器。
[0007]本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是該水力聲空化環(huán)流反應(yīng)器，包括外筒以及設(shè)置在外筒內(nèi)腔的導(dǎo)流筒，在外筒的上部開有出水口，在導(dǎo)流筒的下方或者底端兩壁之間設(shè)置有與進(jìn)水管道連通的空化噴頭；
[0008]所述空化噴頭是由第一固定板、第一噴嘴、第二噴嘴、振動桿、第二固定板以及連接桿組成，第一固定板與第二固定板相對設(shè)置并通過連接桿連接，第一噴嘴設(shè)置在第一固定板的中部，第二噴嘴設(shè)置在第二固定板的中部且第二噴嘴的出水端口與第一噴嘴的出水端口相對，第一噴嘴與第二噴嘴分別與進(jìn)水管道連通，在第一固定板和第二固定板上分別開設(shè)有第一環(huán)形狹縫和第二環(huán)形狹縫，第一環(huán)形狹縫在第一噴嘴的外側(cè)且與第一噴嘴同心，第二環(huán)形狹縫在第二噴嘴的外側(cè)且與第二噴嘴同心、與第一環(huán)形狹縫正對，第一環(huán)形狹縫和第二環(huán)形狹縫分別與進(jìn)水管道連通，在第一固定板與第二固定板之間還設(shè)置有振動桿，振動桿的中心軸與第一噴嘴的中心軸、第二噴嘴的中心軸平行，振動桿分布在第一噴嘴與第一環(huán)形狹縫之間。
[0009]上述第一噴嘴和第二噴嘴均是收斂型結(jié)構(gòu)，第一噴嘴和第二噴嘴的入口直徑D與出口直徑d之間滿足:D/d = 1:0.4?0.7，第一噴嘴與第二噴嘴之間的間距L為1.5?4.0mm。
[0010]上述第一環(huán)形狹縫、第二環(huán)形狹縫的進(jìn)水側(cè)環(huán)寬為4?8mm、出水側(cè)環(huán)寬為I?3mm，使水流經(jīng)過狹縫射流形成微氣泡。
[0011]上述振動桿是沿著第一噴嘴和第二噴嘴的外圍在同一圓周上均勻分布，確保振動桿振動所產(chǎn)生的的超聲能夠均勻擴(kuò)散。
[0012]上述第一噴嘴和第二噴嘴的外壁與振動桿之間的間距H是0.5?1.5mm，通過合理控制間距保證撞擊流沖擊所產(chǎn)生的振動最大。
[0013]上述第一噴嘴和第二噴嘴均是由錐形段和直管段組成，其錐形段的長度是32?38mm，直管段的長度是2?5_。
[0014]上述第一噴嘴和第二噴嘴的外壁距離外筒底部的高度是10?20cm，振動產(chǎn)生的微氣泡能夠自由擴(kuò)散。
[0015]本發(fā)明的水力聲空化環(huán)流反應(yīng)器，液體經(jīng)相對設(shè)立的第一噴嘴和第二噴嘴噴射后形成相對射流，發(fā)生撞擊，在撞擊面上會產(chǎn)生波動壓力，引起振動桿振動產(chǎn)生超聲波，同時，液體經(jīng)收斂型第一環(huán)形狹縫和第二環(huán)形狹縫后產(chǎn)生微氣泡，在超聲波作用下也會產(chǎn)生自由基，在超聲振動作用與狹縫射流作用下產(chǎn)生協(xié)同效果，產(chǎn)生大量自由基，使設(shè)備的水力空化能耗降低，超聲空化強(qiáng)度大大提高，強(qiáng)化了污水處理能力，有效提高水力空化降解有機(jī)污染物的能力，同時大量的微氣泡進(jìn)入導(dǎo)流筒向上流動，筒內(nèi)液體與氣體接觸后其氣含率高于導(dǎo)流筒外氣含率，筒中兩相混合物的密度較低，這種密度差形成了一個推動力，推動噴射環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)流體形成導(dǎo)流筒內(nèi)向上、外環(huán)向下的循環(huán)流動，實現(xiàn)氣液間的進(jìn)一步混合，增強(qiáng)了氣液間的傳質(zhì)和傳熱效果，此外，本發(fā)明還具有操作方便、易于管理，成本低，技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，適于工業(yè)化推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0016]圖1為實施例1的水力聲空化環(huán)流反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1中空化噴頭4的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為圖2中A-A的截面示意圖。
[0019]圖4為實施例2的水力聲空化環(huán)流反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0021]實施例1
[0022]由圖1可知，本實施例的水力聲空化環(huán)流反應(yīng)器是由外筒1、導(dǎo)流筒2、固定桿3以及空化噴頭4組成。
[0023]本實施例的外筒I是直徑為60cm的圓筒結(jié)構(gòu)，在該外筒I的上部側(cè)壁上開有出水口，在外筒I的內(nèi)腔距離外筒I底部45cm的位置通過固定桿3和螺紋緊固件固定安裝有一個直徑為50cm的導(dǎo)流筒2，該導(dǎo)流筒2的中心軸與外筒I的中心軸重合，在導(dǎo)流筒2的正下方通過焊接在外筒I內(nèi)壁的固定桿3固定安裝有空化噴頭4，參見圖2和3，本實施例的空化噴頭4是由第一固定板4-1、第一噴嘴4-2、第二噴嘴4-3、振動桿4-4、第二固定板4_5以及連接桿4-6組成，第一固定板4-1與第二固定板4-5相對設(shè)置并且通過3個均勻分布的連接桿4-6連接成一體結(jié)構(gòu)，第一固定板4-1與第二固定板4-5的外壁通過固定桿3與外筒I的內(nèi)壁固定，在第一固定板4-1的中部加工有噴嘴安裝孔，在噴嘴安裝孔上用螺紋方式安裝有第一噴嘴4-2，該第一噴嘴4-2的外部是直管結(jié)構(gòu)，內(nèi)部是由錐形管段和直管段連接形成收斂型流道，第一噴嘴4-2內(nèi)部的錐形管段長度是34mm，進(jìn)水端口的內(nèi)徑D為8mm，出水端口的內(nèi)徑d為4mm，d/D = 0.5，直管段連接在錐形管段的出口端，直管段的內(nèi)徑是4mm，長度是4mm。在第一固定板4-1上還加工有內(nèi)外側(cè)貫通的第一環(huán)形狹縫a，該第一環(huán)形狹縫a的進(jìn)水側(cè)環(huán)寬是6mm，出水側(cè)環(huán)寬是2mm，第一環(huán)形狹縫a與第一噴嘴4-2同心設(shè)置并且分布在第一噴嘴4-2的外側(cè)。與之對稱的是，在第二固定板4-5的中部也固定有第二噴嘴4-3，第二噴嘴4-3與第一噴嘴4-1的出水端口相對且出水端口之間的水平間距L是2mm，該第二噴嘴4-3的外部是直管結(jié)構(gòu)，內(nèi)部是由錐形管段和直管段連接形成收斂型流道，第二噴嘴4-3內(nèi)部錐形管段的長度是34mm，進(jìn)水端口的內(nèi)徑D為8mm，出水端口的內(nèi)徑d為4mm，d/D = 0.5，直管段連接在錐形管段的出口端，直管段的內(nèi)徑是4mm，長度是4_。在第二固定板4-5上與第一環(huán)形狹縫a相對的位置加工第二環(huán)形狹縫b，該第二環(huán)形狹縫b的進(jìn)水側(cè)環(huán)寬是6mm，出水側(cè)環(huán)寬是2mm，對應(yīng)的第二環(huán)形狹縫b與第二噴嘴4-3同心設(shè)置且分布在第二噴嘴4-3的外側(cè)。在第一環(huán)形狹縫a的內(nèi)側(cè)壁與第一噴嘴4-2的外側(cè)壁之間還焊接安裝有振動桿4-4，振動桿4-4是4個，在第一噴嘴4-2的外側(cè)同一圓周上均勻分布，該振動桿4-4的另一端焊接在第二固定盤上且與第一噴嘴4-2、第二噴嘴4-3的中心軸平行，振動桿4-4的直徑是1.5mm，長度為78mm，必須保證是細(xì)長桿狀，振動桿4-4距離第一噴嘴4-2外壁的垂直間距H是1mm。
[0024]為了保證第一噴嘴4-2和第二噴嘴4-3所產(chǎn)生的射流不受外筒I底部的沖擊，保證第一噴嘴4-2和第二噴嘴4-3距離外筒底部的高度最小為10cm，本實施例控制在13cm的高度位置。
[0025]本實施例的第一固定板4-1和第二固定板4-5分別通過管接頭5與延伸至外筒I夕卜部的進(jìn)水管道連通，即形成并列管路，使進(jìn)水能夠自由分配，一部分通過第一噴嘴4-2和第二噴嘴4-3的收斂型通道形成相對方向的射流，噴射出后產(chǎn)生撞擊，在撞擊面上產(chǎn)生波動壓力，向外福射，引起外側(cè)振動桿4-4振動發(fā)聲，產(chǎn)生大量微氣泡，另一部分水直接經(jīng)第一環(huán)形狹縫a和第二環(huán)形狹縫b后空化，并且受到聲波振動，產(chǎn)生大量的微氣泡，兩部分氣泡隨著液體向上運(yùn)動進(jìn)入導(dǎo)流筒2，同時，導(dǎo)流筒2內(nèi)液體與氣體接觸后其氣含率高于導(dǎo)流筒2外的氣含率，導(dǎo)流筒2中兩相混合，密度較低，在導(dǎo)流筒2頂部氣液混合，與導(dǎo)流筒2外側(cè)形成密度差，形成導(dǎo)流筒2內(nèi)向上、外環(huán)向下的循環(huán)流動，實現(xiàn)氣液間的進(jìn)一步混合，增強(qiáng)了氣液間的傳質(zhì)和傳熱效果。
[0026]實施例2
[0027]參見圖4，本實施例中在外筒I的內(nèi)腔距離外筒I底部45cm的位置通過固定桿3和螺紋緊固件固定安裝有一個直徑為46cm的導(dǎo)流筒2，導(dǎo)流筒2的下端口距離外筒I底部的高度是20cm，在導(dǎo)流筒2的底端相對的兩側(cè)壁上加工有圓形安裝孔，在圓形安裝孔上分別用螺紋方式安裝有2個相對設(shè)置的接頭5，該接頭5是屬于由中心通道和環(huán)形通道構(gòu)成的同軸環(huán)隙雙通道結(jié)構(gòu)