[实用新型]一种基于空化效应的有机废水处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种有机废水处理的装置，特别涉及一种通过产生空化效应降解废水中有机污染物的装置。 

背景技术

随着社会的发展和新化学品的不断涌现，水体中化学污染物的种类和数量日益增加，其中许多是生物难降解的有毒有机污染物，它们可顺利通过传统的生化处理单元而直接进入环境，造成持久性污染。因此，生物难降解废水的处理一直是人们关注和研究的重点。 

所谓空化效应是由于液流系统局部低压(低于相应温度下该液体的饱和蒸气压)使液体蒸发，从而引起微气泡(或气核)爆发性的生长而导致的一种现象。液体中空化气泡在极短的时间内崩溃时，其周围极小的范围内产生约5000K的高温和5×10⁷Pa的高压，且具有极快的冷却速度(＞10¹⁰K/s)，并伴随强烈的冲击波和微射流。这样的环境足以将气泡内气体和液体交界面的介质加热分解为强氧化性的物质(·O、·OH、·O₂H等)，从而促使水中有机物矿化。同时，空化效应所产生的强烈冲击波和微射流，可促进反应体系中各反应物间充分接触，提高传质速率，促进有机污染物的氧化降解。 

对于超声波产生的空化效应及其在污水处理中的应用研究，人们已经做了大量研究工作。在超声空化的总能耗中，只有5～10％用于空化效应，其余90～95％以热能的形式使反应体系升温；并且空化效应只发生在超声发生器附近很小区域内，空化气泡不发生整体迁移运动，空泡的形成、发展和溃灭过程，就被限定在该有限区域内。这种非均匀的局部强化场，使它的应用范围和应用规模受到了很大限制。 

水力空化可以通过一定的水力条件形成，例如在有管径急剧变化的管道中(如几何孔板、文丘里管等)、水力机械中等，由于形成的空化气泡与液体一起做整体运动，可在较大范围内形成一个比较均匀的空化强化场，这正是其工业化应用的优势所在。 

水力空化具有反应装置简单、运行及维护费用低、大规模化投入运行相对容易、空化装置更为经济、空化效果更为理想等优点。利用水力空化效应处理生物难降解有机废水方面，人们已经做了很多有益的尝试。目前，人们主要采用简单的文氏管和多孔板等装置产生水力空化效应，存在空化能转化效率较低、能耗高、有机物降解速率较慢且不彻底等问题。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种基于空化效应的有机废水处理装置，并应用于生物难降解有机废水的处理中，具有结构简单、空化能转化效率高、有机物降解速率快等优点。 

本实用新型所采用的技术方案是：废水处理的工艺流程是一闭合循环系统(图1)，待处理有机废水置于池体(1)中，通过水泵(3)施加一定压力使废水在系统中循环。当废水以一定压力和流速通过安装在主管路上的空化效应发生器(6)时，会产生强烈的空化效应，从而使废水中有机污染物得到降解。通过调节支路上的阀门(8)，可以改变主管路中的流量，进而控制空化发生器的进口压力P1，从而调节空化效应的强度。 

本实用新型的空化效应发生器结构示意图见图2。空化效应发生器(6)由依次相连的入流区(9)、射流管(10)、出流区(11)和挡板(12)组成。废水入口端孔径d1较大，出口端孔径d2较小。废水以一定速度进入射流管(10)，由于孔径变窄，在出口端形成射流。当出口端低压区压力降至蒸汽压甚至负压时，溶解在废水中的气体会释放出来，同时水汽化而产生大量空化泡。当空化气泡随废水流出这个区域时，由于压力突然增大，气泡破裂，从而产生空化效应。 

为了便于产生空化效应，所述空化效应发生器入口压力为0.1～10MPa，空化效应发生器出口压力为0.01～1.0MPa 。 

为了获得强烈空化效应，所述空化效应发生器在射流的流出区域(11)增加一挡板(12)，从而在射流管(10)出口和挡板间形成一个高压区域，水中大量空化泡撞击器壁，有利于空化泡的溃灭，提高空化能的转化效率，所述挡板(12)上设置至少一个出流孔。 

为了降低能耗，所述空化效应发生器在结构设计时强化低压剪切区域的形成，使空化效应在中等压力下就可以产生，同时，也降低对设备的要求。 

为了优化水力空化效应的产生条件，所述空化效应发生器的结构参数如内径(d1、d2、d3)、夹角(α、β)、间距m等进行调节，调控空化强度，寻求最佳条件。