[发明专利]基于水力空化的双级硫化物废水降解装置

说明书

一种基于水力空化的双级硫化物废水降解装置，包括空化射流管和反应腔体，空化射流管的一端设置有进液口和氧化剂通道，另一端设置有喷嘴，空化射流管内部在进液口与喷嘴之间设置喉部，进液口与喉部之间为锥形入射段，喷嘴与喉部之间设置锥形出射段，反应腔体的内部为反应腔室，空化射流管的喷嘴一端与反应腔体连接在一起，喷嘴处于反应腔室内，反应腔室的内部设置有改流体，反应腔体的另一端设置有排液口。该装置使废水与氧化剂通道注入的氧化剂在射流管喉部处混合并产生空化效应，进行一级空化反应；由喷嘴入射反应腔室的高速流体冲击改流体，在反应腔室中完成二级空化反应，实现了对废水中硫化物的高效降解，处理效果好、处理量大，可连续作业。

技术领域

本发明涉及一种通过双级水力空化技术实现废水中硫化物降解的装置，属于污染物降解技术领域。

背景技术

硫化物属于污染物，其含量是水质量的重要评估标准，主要来源于化石燃料加工及使用，它们的酸性对整个生态系统构成严重威胁，导致金属和混凝土元素的腐蚀及水氧的大量消耗，此外含有微量硫化物的废水会使催化剂中毒，导致催化反应无法正常进行。富含硫化物的工业废水在排入环境之前必须进行处理。目前，含硫废水的处理方法主要有物理法、化学法和生物法。

其中，物理法主要包括吹脱和汽提，吹脱和汽提原理相同，所采用的介质不同，吹脱采用气体，汽提采用蒸汽；化学法主要包括化学氧化法和混凝沉淀法；生物法主要包括好氧生物法和厌氧生物法。三种方法中，物理法最为简单，化学法在废水硫含量较高时药剂消耗量和废渣量产生量较大，因此不适用处理硫含量较高的废水；生物法是通过微生物将硫化物氧化除去，由于微生物的耐受限度的局限性，处理硫含量较高的废水时效率较低，因此也不适用于处理硫含量较高的废水。

空化现象是指当压力降至低于饱和蒸汽压时，溶解在流体中的气体得以释放，同时流体汽化而产生大量气泡，空化泡在随流体进一步流动的过程中，随周围压力增大发生溃灭，并以热和冲击波的形式释放出巨大的能量，所产生的能量可以将水分子分解成·H和·OH，其中·OH具有强氧化性。水力空化技术不需要额外使用化学氧化剂，空化过程中产生的·OH能够有效地去除废水中硫化物。在大多数情况下，使用水力空化技术降解废水中的污染物并不高效，但可以有效地消除废水的部分特定化合物，有利于下一步的处理。例如，在沥青生产过程中排放的强腐蚀性废水中存在硫化物离子。若将酸碱度从强碱性调节到酸性会导致硫化氢气体的排放，在这种情况下，使用高级氧化技术，如芬顿氧化法，是不可行的。

因此，迫切需要一种任意工况下均可降解污染物的有效方法。

发明内容

本发明针对现有硫化物废水处理技术存在的不足，提出一种处理效率高、效果好的基于水力空化的双级硫化物废水降解装置。

本发明的基于水力空化的双级硫化物废水降解装置，采用以下技术方案：

该双级降解装置，包括空化射流管和反应腔体，空化射流管的一端设置有进液口和氧化剂通道，另一端设置有喷嘴，空化射流管内部在进液口与喷嘴之间设置喉部，进液口与喉部之间为锥形入射段，喷嘴与喉部之间设置锥形出射段，反应腔体的内部为反应腔室，空化射流管的喷嘴一端与反应腔体连接在一起，喷嘴处于反应腔室内，反应腔室的内部设置有改流体，反应腔体的另一端设置有排液口。进液口、氧化剂通道、喉部和喷嘴形成混合区。喷嘴、改流体和反应腔室形成反应区。

所述氧化剂通道设置在空化射流管的侧壁内，连接至喉部。

所述氧化剂通道的内径为5～8mm，以有利于在与射流管交汇处产生低压区，有利于氧化剂与含硫废水的混合。

所述喷嘴的内径为5～10mm，以利于增加射流的速度，增强在反应腔中的压力振荡。

所述喉部的内径为5～15mm，以利于强化空化初生效率。

所述锥形入射段的锥角为10～15°。

所述锥形出射段的锥角为10～20°。