[發明專利]磁場協同水力空化反應裝置

無效

• 申請號: 201410111745.5
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103896387A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 沈壯志
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/48;C02F1/02;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

技術領域

本發明屬于物理降解有機污染物技術領域，具體涉及到采用空化降解處理有機污染物廢水的水力空化反應裝置。

背景技術

近幾年來，我國的水體污染十分嚴重，造成水污染的主要污染源為工業污染廢水、農業污染廢水。尤其是難降解的“三致”（致癌、致畸、致基因突變）有機芳香族污染物，它們屬于高毒性物質，被列在世界“環境優先控制有毒有機污染物”的名單前列，其廢水如不經過深度處理排放，會給人體、水體、魚體以及農作物帶來嚴重的危害。

針對高濃度難降解有毒的有機芳香族化合物廢水，通常是采用高級氧化技術，其關鍵是能產生高活性的羥基自由基(·OH)和氫自由基(·H)，這些含有未配對電子的自由基，無條件地直接氧化水溶液中的芳香族有機化合物，使之降解。

空化作為高級氧化技術是利用物理手段降解有機污染物，具有無二次污染等特點，被稱為“綠色環保技術”。水力空化是利用流體動力學特性，人為地使噴嘴射出的水射流流束內產生許多空泡,由于，流束內存在一定范圍的低壓區（低于水的飽和蒸氣壓）,空泡在這個區域初生并發展長大，當這些空泡隨射流到達絕對壓力大于液體飽和蒸氣壓的高壓區域時,空泡就潰滅,即空泡的“內爆”，空泡潰滅時產生瞬時局部高溫、高壓將促使水分子產生·ＯＨ和·Ｈ自由基，引發復雜的化學效應。這樣的極端條件將為在一般條件下難以實現或不可能實現的化學反應提供一種非常特殊的物理環境，啟開新的化學反應通道。同時水力空化具有處理量大，能耗低等優點，因而具有廣泛的使用前景。

水力空化廢水處理技術裝置，主要有孔板型水力空化裝置和文丘里管式水力空化裝置。中國發明專利申請“磁場協同超聲波處理有機廢水的方法（CN1344685A）”和“管式磁聲場廢氣處理器（CN2518851Y）”均在整個流場中采用磁場與聲空化及磁場與簧片哨組合應用，但由于磁場的存在（尤其是穩恒磁場）也抑制了空化氣泡的膨脹，進而影響空化泡的崩潰所產生的·OH自由基的數量，從而影響空化降解有機污染物的效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的缺點，提供一種結構簡單、性能穩定、維護簡單、投資和運行費用低、污水處理效果好的磁場協同水力空化反應裝置。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：在文丘里管的擴散段最大直徑處的下游直管道外圍設置有磁體。

本發明的文丘里管的收斂段液體的入口直徑D1與擴散段液體的出口直徑D2相同，收斂段的軸向長度與擴散段的軸向長度相同，喉部直徑d最小為0.4cm，流體的入口直徑D1與喉部直徑d的比為5～10。

本發明的磁體為線圈繞組或永久磁體。

本發明的線圈繞組或永久磁體的磁場強度至少為250mT。

本發明采用在文丘里管擴散部最大直徑處的下游支管道外圍設置有電磁線圈或永久磁體，電磁線圈接直流電源，將磁場與水力空化有機組合在一起，大大提高對難降解的有機污染物降解效果，縮短降解時間，降低能耗；水力空化在喉部的下游區域存在一定范圍的低壓區，氣泡在這個區域初生并發展長大，隨著流體的運動，氣泡逐漸移動到擴散段的高壓區。在高壓作用下，氣泡逐漸崩潰產生·ＨＯ和·Ｈ等自由基，在高壓區利用磁場對氣泡崩潰時所產生的促進作用，加速氣泡的崩潰，使氣泡崩潰時間更短，崩潰時產生更高的溫度和壓力，進而促進了更多的水分子裂解為自由基，可大大提高組合工藝對難降解有機污染物降解效果。本發明具有設計合理、結構簡單、能耗低、污水處理費用低、污水處理效果好、維護簡便等優點，可用于各種有機廢水處理。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的結構示意圖。

具體實施方式

現結合附圖和實施例對本發明的技術方案進行進一步詳細說明，但本發明不限于下述的實施情形。

實施例1

以每小時處理1000kg污水為例磁場協同水力空化反應裝置的結構如下：

參見圖1，本實施例的磁場協同水力空化反應裝置由文丘里管1、電磁線圈2聯接構成。

本實施例的文丘里管1收斂段液體的入口直徑D1為3.0cm，擴散段液體的出口直徑D2為3.0cm，即收斂段液體的入口直徑D1與擴散段液體的出口直徑D2相同，收斂段軸向長度與擴散段的軸向長度相同，喉部直徑d為0.4cm，流體的入口直徑D1與喉部直徑d的比為7.5。在文丘里管1擴散段最大直徑處的下游直管道外圍設置有磁體安裝有電磁線圈2，電磁線圈2為電磁體的一個實施例，電磁線圈2由外徑為0.6mm的漆包線在線圈骨架上繞250匝構成，電磁線圈2的兩端接直流電源，電流強度為0.3A，，磁場強度為250mT。

實施例2