[發明專利]鋸齒狀渦流場聲混沌空化裝置

有效

• 申請號: 201711462860.7
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108101149B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 沈壯志;郭建中;郝長春
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C02F1/34
• 分類號: C02F1/34;C02F1/72
• 代理公司: 61226 西安佩騰特知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 曹宇飛<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種鋸齒狀渦流場聲混沌空化裝置，屬于液態流混沌反應器技術領域，在反應器內包括鋸齒狀渦流場管，該鋸齒狀渦流場管的出水端包括內外套接的內層管和外層管，沿著水流方向，內層管或/和外層管的管口均加工為鋸齒形結構，使出水在管口處形成渦流空化混沌場；使超聲換能器產生的聲波在該液體中傳播會產生各個方向的散射和折射，會在液體中形成比較具有均勻、穩定的聲場分布，大大提高聲空化降解有機污染物的效率。

技術領域

本發明屬于液態流混沌反應器技術領域，尤其涉及一種利用水力渦流場和聲場混沌降解處理有機污染物廢水的鋸齒狀渦流場聲混沌空化裝置。

技術背景

據聯合國調查，我國是世界上十三個貧水國之一，目前，全國年用水總量近6200億立方米，正常年份缺水500多億立方米，隨著經濟社會發展和全球氣候變化影響加劇，水資源供需矛盾將更加尖銳,一方面許多水資源無法再利用，加重了水資源的匱乏程度，另一方面環境的可持續利用和經濟的可持續發展嚴重被影響。因此，解決水環境污染的危害與防治具有十分重要的現實意義。

隨著現代工業的發展,工業廢水已成為水體污染的主要來源。盡管水處理技術取得長足進步,尤其是微生物處理技術的發展,已廣泛應用于水處理的各個領域,然而工業廢水中大量復雜持久性難降解有機污染物僅靠生物處理很難完全降解,為此各種處理技術手段應運而生。

物理方法進行水處理，由于不產生二次污染，被稱為“綠色水處理”，受到了廣泛的關注。其中的空化法，因可以廉價簡易地集高溫、高壓、機械剪切和破碎為一體，為物理方法進行有機污染物降解和水體凈化處理創造了特殊的形式，聲空化法就是其中的代表。

聲空化法就是液體中的微氣泡在聲波作用下經過膨脹，壓縮及崩潰產生高活性的自由基，這些自由基尤其是羥基自由基不加選擇地氧化有機污染物，達到降解的目的。但聲波在液體中傳播容易產生駐波，駐波聲場的存在會在液體中形成盲區，如何最大程度地減少或消除駐波,以形成均勻、穩定的聲場分布是提高處理效率的關鍵。

發明內容

為了克服上述現有技術所存在的不足，本發明提供了一種能夠使水流形成渦流的鋸齒狀渦流場管。

同時本發明還提供了利用上述鋸齒狀渦流場管的鋸齒狀渦流場聲混沌空化裝置，使聲波在渦流場中傳播產生各個方向的散射和折射，在液體中形成較為均勻、穩定的聲場分布，進而可大大提高聲空化降解有機污染物的效率。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種鋸齒狀渦流場管，該鋸齒狀渦流場管的出水端包括內外套接的內層管和外層管，沿著水流方向，外層管管口距內層管管口的水平距離為15～25mm，內層管或/和外層管的管口均加工為鋸齒形結構，使出水在管口處形成渦流空化混沌場；鋸齒的展開頂角為60～120°；在鋸齒狀渦流場管的展開圖中，以水流方向為y軸，管體的周向延伸方向為x軸，鋸齒形管口的線性曲線為：

y＝±k(x-na)

其中：k為斜率，取值為0.577～1.732；a為齒間距，取值為20～25mm；n為鋸齒的個數；當x＝a/2的奇數倍時，y的取值為5.77～17.32mm。

本發明還提供一種鋸齒狀渦流場聲混沌空化裝置，包括反應器，在反應器的底部開設有進水口、上部側壁開設有出水口，在進水口上安裝有權利要求1所述的鋸齒狀渦流場管，鋸齒狀渦流場管的出水方向與反應器的軸線平行，在反應器的側壁自上而下分布多個超聲換能器，超聲換能器產生的聲場與鋸齒狀渦流場管產生的鋸齒狀渦流場聯合形成混沌流場。

進一步限定，所述鋸齒狀渦流場管是多個，均勻分布在反應器的底部。

進一步限定，一個鋸齒狀渦流場管與相鄰一個鋸齒狀渦流場管之間的間距不小于25mm。

進一步限定，所述超聲換能器在反應器的側壁上沿著周向均勻分布。