[發明專利]一種對流式多齒狀渦流場聲空化反應器

有效

• 申請號: 201711465121.3
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108178232B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 沈壯志;郭建中;鳳飛龍;田華
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C02F1/34
• 分類號: C02F1/34
• 代理公司: 西安佩騰特知識產權代理事務所(普通合伙) 61226
• 代理人: 曹宇飛

本發明涉及一種對流式多齒狀渦流場聲空化反應器，其在反應器的側壁上自上而下分布多個超聲換能器，在反應器的頂部和底部設置有多齒狀渦流式進水管，多齒狀渦流式進水管管體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/和外層管的出水管口為多齒狀結構，水流經過上下對立設置的多齒狀渦流式進水管的多齒狀出口后形成上下相對的多齒狀渦流，同時與水流方向垂直輻射的聲波自反應器的側壁沿反應器的徑向傳播，在液體中形成均勻、穩定的聲場分布，使多齒狀渦流式進水管產生的水力渦流場與超聲換能器產生的聲場聯合形成混沌流場，并產生協同增效作用。

技術領域

本發明屬于液態流混沌反應器技術領域，尤其涉及一種對流式多齒狀渦流場聲空化反應器。

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會產生駐波，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。本發明將解決這個問題。

發明內容

為了克服上述現有技術所存在的不足，本發明提供了一種多齒狀渦流式進水管3，其能夠使出水形成多齒狀渦流，提高聲空化效果。

同時本發明還提供了利用上述多齒狀渦流式進水管與超聲換能器聯合，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的一種對流式多齒狀渦流場聲空化反應器。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種對流式多齒狀渦流場聲空化反應器，包括反應器，在反應器1的側壁上自上而下分布多個超聲換能器2，在反應器1的頂部和底部上開設有進水口，在反應器1的上側壁開設有出水口，在頂部和底部的進水口上分別設置有多齒狀渦流式進水管3，且頂部和底部的多齒狀渦流式進水管3的出水端相對，多齒狀渦流式進水管3的進水方向與反應器1的中心軸平行且與超聲換能器2的聲波傳播方向相互垂直，使超聲換能器2產生的聲場與多齒狀渦流式進水管3產生的渦流場聯合形成混沌流場；

所述多齒狀渦流式進水管3包括管體，所述管體的出水端包括內外套接的內層管31和外層管32，沿著水流方向，外層管32管口距內層管31管口的水平距離為15～25mm，內層管31或/和外層管32的出水管口為多齒狀結構，使經過管體的出水在管口處形成多齒狀渦流混沌場；所述的多齒狀結構為矩形齒狀、鋸齒狀、半橢圓齒狀或者拋物線形齒狀。

進一步限定，所述內層管31或/和外層管32為鋸齒狀，在管體的展開圖中，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)