[发明专利]一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置

说明书

一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置，属于高级氧化与水环境保护技术领域，包括气液混溶反应组件和液液混流高级氧化组件；气液混溶反应组件通过并联的反应单元将高浓度活性氧与水充分混溶引发高级氧化反应，制备高浓度活性氧溶液，并将其输入液液混流高级氧化组件中的高级氧化处理单元，在该单元，活性氧溶液与待处理水充分混流并形成水力空化效应，杀灭水中的细菌、藻类，降解有机物。本发明将高浓度活性氧与水力空化技术结合，解决高级氧化技术中羟自由基高浓度规模化产生的难题；工艺流程短，可实现针对高藻饮用水、船舶压载水、有机废水等不同水环境污染的高效处理；装置构成简单，占用空间小，不受安装环境影响。

技术领域

本发明属于高级氧化与水环境保护技术领域，涉及一种水环境污染防治强氧化处理装置，尤其涉及一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置。

背景技术

水环境污染是当今全球生态环境和人类社会所面临的最严峻问题之一，常规的水环境污染防治方法占地面积大，工艺流程长，难以满足远洋船舶压载水及高藻饮用水原水处理等需要高效快速处理的技术需求。

高级氧化水环境污染防治技术是近年来发展起来的一种新型水处理技术，在有机污染物降解和有害微生物杀灭方面具有非常明显的技术优势。高级氧化技术的核心是羟自由基(·OH)的制备，可通过多种方法实现，如臭氧化法、光催化法、电化学氧化法以及Fenton法等。其中，臭氧化法工艺简单，但受水质状况影响大，选择性强，应用效果不稳定；光催化法受水体浊度色度影响大，产生羟自由基浓度低、效率低，能耗大，设备维护困难，规模化应用困难；电化学氧化法能够直接在水中产生羟自由基，然而羟自由基主要生成在电极表面，无法和待处理水充分接触，难以实现规模化应用；Fenton法利用Fe⁺²催化H₂O₂产生羟自由基，羟自由基产生量小，原料消耗量大，反应速度慢，无法在高效快速水处理场合应用。

活性氧包括和O₃等，可利用强电场放电等方法产生，活性氧与水反应会生成羟自由基。相同条件下，活性氧浓度越高，产生羟自由基浓度越高，产量越大。但活性氧与水反应生成羟自由基的过程和效果受气水混溶工艺条件的影响非常大，活性氧浓度越高，外部施加压力越大，生成羟自由基的浓度越高，应用效果越好。

空化是液体在低于饱和蒸汽压力时突然产生空化泡的现象，空化泡的寿命极短，在微秒量级内即完成形成、增长并骤然溃灭的过程。空化泡在溃灭过程中会释放巨大能量，进而在溃灭位置产生局部瞬态的高压(100～5000bar)和高温(1000～10,000K)，空化泡溃灭时间为0.1μs～30μs。

利用水产生空化泡的过程称为水力空化，水力空化引发的局部瞬态高压和高温可给高级氧化水处理带来很多益处：一方面，局部瞬态高压和高温改善了高级氧化反应微环境，促进了高浓度活性氧与水反应的过程，更有利于羟自由基的产生；另一方面，骤然剧烈变化的微环境同样会促使水直接产生大量的活性自由基团，包括羟自由基；同时，空化产生的旋涡、超声振荡等同样可促进高级氧化反应过程的强化。因此，将高浓度活性氧与水力空化相结合能有效解决高级氧化技术及其水处理规模化应用的难题。

发明内容

本发明针对现有高级氧化水处理方法及装置存在的问题，基于高浓度活性氧与水力空化的技术优势，提供一种高流量活性氧协同水力空化高级氧化装置，本发明将高浓度活性氧与水力空化技术相结合，解决了高级氧化技术中羟自由基高浓度规模化产生的难题，进而可满足高藻饮用水、船舶压载水、有机废水等多种水处理技术应用的需求。本发明结构简单，不受安装环境影响，能够根据处理需求逐步升级应用规模，为我国水环境污染治理领域提供了一种新的高级氧化技术装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：