[发明专利]一种对流式多齿状涡流场声空化反应器

说明书

本发明涉及一种对流式多齿状涡流场声空化反应器，其在反应器的侧壁上自上而下分布多个超声换能器，在反应器的顶部和底部设置有多齿状涡流式进水管，多齿状涡流式进水管管体的出水端包括内外套接的内层管和外层管，沿着水流方向，外层管管口距内层管管口的水平距离为15～25mm，内层管或/和外层管的出水管口为多齿状结构，水流经过上下对立设置的多齿状涡流式进水管的多齿状出口后形成上下相对的多齿状涡流，同时与水流方向垂直辐射的声波自反应器的侧壁沿反应器的径向传播，在液体中形成均匀、稳定的声场分布，使多齿状涡流式进水管产生的水力涡流场与超声换能器产生的声场联合形成混沌流场，并产生协同增效作用。

技术领域

本发明属于液态流混沌反应器技术领域，尤其涉及一种对流式多齿状涡流场声空化反应器。

技术背景

据联合国调查，我国是世界上十三个贫水国之一，目前，全国年用水总量近6200亿立方米，正常年份缺水500多亿立方米，随着经济社会发展和全球气候变化影响加剧，水资源供需矛盾将更加尖锐,一方面许多水资源无法再利用，加重了水资源的匮乏程度，另一方面环境的可持续利用和经济的可持续发展严重被影响.因此，解决水环境污染的危害与防治具有十分重要的现实意义。

随着现代工业的发展,工业废水已成为水体污染的主要来源。尽管水处理技术取得长足进步,尤其是微生物处理技术的发展,已广泛应用于水处理的各个领域,然而工业废水中大量复杂持久性难降解有机污染物仅靠生物处理很难完全降解,为此各种处理技术手段应运而生。

物理方法进行水处理，由于不产生二次污染，被称为“绿色水处理”，受到了广泛的关注。其中的空化法，因可以廉价简易地集高温、高压、机械剪切和破碎为一体，为物理方法进行有机污染物降解和水体净化处理创造了特殊的形式，声空化法就是其中的代表。

声空化法就是液体中的微气泡在声波作用下经过膨胀，压缩及崩溃产生高活性的自由基，这些自由基尤其是羟基自由基不加选择地氧化有机污染物，达到降解的目的。但声波在液体中传播会产生驻波，驻波声场的存在会在液体中形成盲区，如何最大程度地减少或消除驻波,以形成均匀、稳定的声场分布是提高处理效率的关键。本发明将解决这个问题。

发明内容

为了克服上述现有技术所存在的不足，本发明提供了一种多齿状涡流式进水管3，其能够使出水形成多齿状涡流，提高声空化效果。

同时本发明还提供了利用上述多齿状涡流式进水管与超声换能器联合，使声波在涡流场中传播产生各个方向的散射和折射，在液体中形成均匀、稳定的声场分布，进而可大大提高声空化降解有机污染物的效率的一种对流式多齿状涡流场声空化反应器。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种对流式多齿状涡流场声空化反应器，包括反应器，在反应器1的侧壁上自上而下分布多个超声换能器2，在反应器1的顶部和底部上开设有进水口，在反应器1的上侧壁开设有出水口，在顶部和底部的进水口上分别设置有多齿状涡流式进水管3，且顶部和底部的多齿状涡流式进水管3的出水端相对，多齿状涡流式进水管3的进水方向与反应器1的中心轴平行且与超声换能器2的声波传播方向相互垂直，使超声换能器2产生的声场与多齿状涡流式进水管3产生的涡流场联合形成混沌流场；

所述多齿状涡流式进水管3包括管体，所述管体的出水端包括内外套接的内层管31和外层管32，沿着水流方向，外层管32管口距内层管31管口的水平距离为15～25mm，内层管31或/和外层管32的出水管口为多齿状结构，使经过管体的出水在管口处形成多齿状涡流混沌场；所述的多齿状结构为矩形齿状、锯齿状、半椭圆齿状或者抛物线形齿状。

进一步限定，所述内层管31或/和外层管32为锯齿状，在管体的展开图中，以水流方向为y轴，管体的周向延伸方向为x轴，锯齿形管口的线性曲线为：

y＝±k(x-na)