[发明专利]一种同心涡流管式声空化反应器

说明书

本发明涉及一种同心涡流管式声空化反应器，其是在反应器内设置同心涡流管，所述同心涡流管包括同心设置的外管和内管，内管置于外管内部，且内管出水端距离外管出水端的水平距离为40～60mm，内管与外管之间的间距是8～12mm；所述内管或/和外管的出水出水端口为多齿状结构，使流体经过内管出口后在外管内形成小齿状涡流，再经外管出口引流再次形成较大涡流，实现涡流迭代；超声换能器产生的声波与涡流流动方向垂直的方向沿反应器径向辐射，迭代的涡流能够进一步促进声波的均匀扩散，超声换能器产生的声场与同心涡流管产生的水力涡流场联合形成混沌流场，产生协同增效作用，可大大提高声空化降解有机污染物的效率。

技术领域

本发明属于液态流混沌反应器1技术领域，尤其涉及一种同心涡流管式声空化反应器。

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，本发明提供了一种同心涡流管3，其能够使出水形成多齿状涡流，提高空化效果。

同时本发明还提供了利用上述同心涡流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同心涡流管式声空化反应器。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种同心涡流管，包括同心设置的外管32和内管31，内管31置于外管32内部，且内管31出水端距离外管32出水端的水平距离为40～60mm，内管31与外管32之间的间距是8～12mm；所述内管31或/和外管32的出水出水端口为多齿状结构，使流体经过内管31出口后在外管32内形成小齿状涡流，再经外管32出口引流再次形成较大涡流，实现涡流迭代；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，所述内管31或/和外管32的出水出水端口为锯齿状，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，锯齿状出水端口的线性曲线为：

y＝±k(x-na)

其中：k为斜率，取值为0.577～1.732；a为齿间距，取值为20～25mm；n为锯齿的个数；当x＝(n-1)*a+a/2时，y的取值为5.77～17.32mm。

进一步限定，所述内管31或/和外管32的出水出水端口为半椭圆齿状，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，半椭圆齿的线性曲线为：