[实用新型]双频超声化学反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种废水处理装置，属于环保设备技术领域，特别是涉及一种双频超声化学反应器。

背景技术

随着工业化进程的加快，各行业厂矿企业生产过程中排出的污水越来越多，城市水污染日益严重。特别是化工、印染行业排放的难降解高浓度有机废水，成分复杂，有机物浓度高，给处理工艺和设备提出了更高的要求。超声技术作为一种物理手段和工具，在处理难降解有机污染废水有着独特的优势。超声降解有机物主要利用声空化。声空化是液体中的一种复杂的物理化学现象，液体中的微小泡核在超声作用下被激化，表现为泡核的振荡、生长、收缩、最终高速崩溃，崩溃会产生短促的极大高温、高压、高强电场。进入空化气泡中的水蒸气在高温和高压下发生分裂，产生羟基自由基(OH·)、O·、HOO·等强氧化性质；同时，空化泡崩溃产生的冲击波和射流，使它们扩散到气液界面和整个溶液中并与有机污染物发生氧化反应，将其氧化分解成其它较简单的分子，最终生成二氧化碳和水。

现有的文献报道中，绝大多数是采用单频超声辐照的方式，然而，单频超声波的传播波形都是有一系列波峰和波谷，波峰代表声压振幅最大，其空化效果也最强，波谷代表声压振幅最小，即空化最弱。所以，为了使超声波在处理液中处处都是空化效果强，就需要有另一频率超声波来弥补前一超声波的波谷，即让后一频率超声波波峰弥补前一超声波波谷，前一超声波的波峰弥补后一超声波的波谷，双频复合超声受到了越来越多的关注。相比于单频，双频复合超声辐照则能显著地增加空化事件，减少驻波所造成的死角，提高声化学产额，其产生的处理效果远大于单频产生效果之和。

中国《应用声学》(2007，26(6)第362-366页)使用了双低频超声波对模拟染料废水进行了实验处理研究，取得了很好的效果，实验中所使用的反应器是自行组合搭配的，即在HT-50型超声波清洗机(频率40kHz，功率50W，超声波探头直径5cm)竖直面上叠加一个H66MC型超声波发生器(频率26.5kHz，功率0～250W，超声波探头直径4cm)，进行了简单的上下自行组合而成，只有两个不同频率的超声发生器，结构形式过于简单，不能满足实际废水处理的连续、长期要求。

申请号200410024548.6的中国实用新型专利申请提出了“双频超声波吹脱废水中挥发性污染物的方法”，其中，使用的反应器为器皿底部设有两组不同频率的超声波换能器的开口容器，但这也只是在传统的单一频率槽式反应器的器皿底部增加了一组高频率的换能器，亦即从处于同一水平面的开口容器底部向上发射两股不同频率的超声波，考虑的是同向双频超声对废水处理效果的影响，并未涉及异向双频超声耦合后对废水处理效果的影响，无法最大化发挥双频超声的废水处理效果。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种快速、高效的双频超声化学反应器。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型双频超声化学反应器的结构特点是所述反应器采用筒体结构，包括有外筒、内筒、底板、处在内筒中的提升筒和进水管、出水口设置在外筒的侧壁上；在所述内筒的上方置有盖板，盖板的高度低于出水口的高度；置于筒体外部的两组超声换能器分别设置在盖板和底板上；所述两组超声换能器中，一组是由顶部高频超声换能器和顶部低频超声换能器相互间隔且均匀分布在所述盖板上；另一组是由底部高频超声换能器和底部低频超声换能器以垂直相对的位置设置在底板上，并且所述垂直相对是以各顶部高频超声换能器一一相对于各底部低频超声换能器，以各顶部低频超声换能器一一相对于各底部高频超声换能器；所述提升筒与内筒形成套筒，提升筒固定设置在底板上，提升筒的高度低于盖板，以形成位于提升筒顶部的流道；进水管由盖板的中心插入至提升筒的下部；在提升筒的底部设置曝气器，内筒与外筒之间的液流孔设置在内筒的下部。

本实用新型双频超声化学反应器的结构特点也在于：

所述两组超声换能器在各自所在平面上为单层或多层设置，所述单层或多层设置呈圆环形均匀分布，或以方阵形均匀排列。

所述曝气器均匀分布在一布风管上，所述布风管通过贯穿底板的风道与外部鼓风设备相连接。

所述布风管是以星形或呈网状排列。

在以所述外筒和内筒围成的区域中，顶部为敞口。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型在反应器中上下布置的多组合双频超声换能器使反应器内部空间的任一空间点时刻处于超声传播的波峰状态，并增强了反应器内超声声场分布均匀性，显著地增加超声空化效益。