[發明專利]氣升式聲化學反應器

無效

• 申請號: 201210030649.9
• 申請日: 2012-02-10
• 公開（公告）號: CN102557231A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 程建萍;朱杰輝;王珂;陶振恒;張峰;王好軍;朱鄭喬若
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;C02F1/36
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及一種廢水處理裝置，屬于環保設備技術領域，特別是涉及一種氣升式聲化學反應器。

背景技術

聲化學，是指利用超聲波加速化學反應或提高產率的一門新興交叉學科，目前，聲化學的應用領域已經涉及到有機合成、生物化學、分析化學、高分子材料、表面加工、生物技術和環境保護等方面。90年代以來，國外開始研究將超聲波化學應用于污水控制，尤其是廢水中難以降解的有毒有機污染物的治理方面，并取得了令人滿意的效果。

難生物降解有機物目前常規的二級生物處理工藝難以去除，幾乎直接穿透處理裝置而進入環境，這部分物質大多數都具有毒性，有些甚至有致癌、致畸、致突變性。他們在環境中持留時間很長。如何治理這類物質已經成為水污染防治界研究的熱點和難點問題之一。

尤其是目前的印染廢水，隨著化學物質的發展和印染后整理要求的提高，人造堿解物、新型染料、助劑等各種難生化降解有機物大量進入印染廢水，印染廢水成分復雜、濃度高、色度深，對傳統的廢水處理工藝無疑構成了挑戰。

氣升式化學反應器的設計結構簡單，可以在大尺寸下工作，控制溫度比較容易，有較高的液體混合速度和混合時間，較小的剪切力和較高的傳質性能。氣升式聲化學反應器結合了氣升式反應器的這些熱點，還利用了超聲的聲空化效應來提高廢水的降解率。還滿足了很多其他需求，這對目前印染廢水的處理工藝的發展具有重要意義。

現有的文獻報道中，已經出現采用不同頻率的超聲來進行疊加，就是利用彼此的波峰波谷進行補充，使超聲波在處理液中處處都是空化效果較強，從而減少駐波所造成的死角，提高聲化學產額。例如中國《應用聲學》(2007，26(6)第362-366頁)使用了雙低頻超聲波對模擬染料廢水進行了實驗處理研究，取得了很好的效果。但是在實踐中，絕大多數人都沒有對超聲的特性(超聲傳播、熱機制等)進行分析，因此設計出的反應器結構都比較簡單，主要是超聲發生器布局和反應器的結構設計方面，導致超聲能量利用和聲化產額都非常低，普遍適用于實驗室。例如申請號200720190903.6的中國發明專利申請了一種多頻聲化學反應器，它雖然采用了不同頻率超聲換能器組合，但是介質變化對超聲傳播的影響使得外置安裝大大降低了超聲利用率，無法最大化發揮雙頻超聲的廢水處理效果。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種氣升式聲化學反應器，以期能夠高效地預處理高濃度難降解工業廢水。

本發明為解決技術問題采用以下技術方案：

本發明氣升式聲化學反應器的結構特點是設置直立的反應筒體，與廢水進液口相連通的廢水導流管連接在反應筒體的左下方，與沉聚池相連通的廢水出液口位于反應筒體的右上方，沉聚池的右上方是凈水溢流出口，反應筒體的上方是敞開的排氣口；臭氧分布器以出氣口朝上安置在反應筒體的底部，所述廢液導流管的出水口靠近臭氧分布器的上方，并保持出水流向與臭氧流向垂直；

在所述反應筒體的內側壁上以陣列的形式設置各換能器，處在同一列上的換能器是以一只低頻換能器和一只高低頻換能器間隔設置；處在同一水平面上的各換能器是以一只低頻換能器和一只高頻換能器在同一徑線上相對設置形成一換能器對；所述處在同一水平面上的換能器對為奇數對，均勻分布在同一圓周位置上的各換能器是一只低頻換能器和一只高低頻換能器間隔設置。

本發明氣升式聲化學反應器的結構特點也在于：

在所述反應筒體的外圍設置換熱夾套，換熱夾套上分別設置有冷卻水進口和冷卻水出口。

所述廢水進液口、廢水出液口和凈水出口設置在同一高度位置上。

與已有的技術相比，本發明有益效果體現在：

1、本發明中各換能器直接安裝在反應器的內壁上，與以往外置式安裝相比，避免了筒壁材質造成的超聲傳播損失。

2、本發明中低頻換能器和高頻換能器特定的排列方式方式保證了高低雙頻疊加起來的復頻波能夠相互補償對方的波谷，徹底消除駐波，構成了一個超聲混響場，且使廢水在反應器內各處所受超聲波輻射均勻且聲壓均最強，空化泡的產生效率最佳。

3、本發明中臭氧分布器安裝在反應筒體底部，使得氣流方向與液流方向交叉，一方面利用了臭氧能量，另一方面充分曝氣促進超聲的空化，高效利用超聲和臭氧的協同效應。

4、本發明中換熱夾套的設置克服了超聲熱機制導致的溫升，控制了最佳反應溫度。

5、本發明中設置廢水進液口、廢水出液口和凈水出口處在同一高度，減少額外使用的液泵能量從而降低能量消耗。

附圖說明

圖1為本發明立面結構示意圖；