一种循环往复式旋流微波水处理反应腔

摘要

本发明提供了一种循环往复式旋流微波水处理反应腔。该反应腔由腔体和安装在腔体内部的循环往复式旋流反应器组成，所述腔体的外壳上开有进水孔、进水孔、波导口和检修孔，所述循环往复式旋流反应器由底部旋流反应区、顶部旋流反应区以及介于两者之间的连通管三部分组成，进水管通过进水孔贯穿腔体并以切线方式与底部旋流反应区连通，出水管通过出水孔贯穿腔体并以切线方式与顶部旋流反应区连通，在底部和顶部旋流反应区之间设有多根单螺旋连通管连通上述底部和顶部旋流反应区，实现了污水在微波反应腔内的循环往复旋流流动。本发明与现有技术相比较，具有切线旋流紊流性能好，循环往复性能好等优点，降低了能耗，提高了处理效果。

权利要求

1.一种循环往复式旋流微波水处理反应腔，包括：一个腔体，腔体上开有进水孔、出水孔、检修孔以及波导口，安装在腔体内部并通过进出水管道贯穿腔体壁的循环往复式旋流反应器，其特征在于：所述循环往复式旋流反应器，由底部旋流反应区、顶部旋流反应区以及连通管三部分组成，所述底部旋流反应区和顶部旋流反应区通过连通管相连通；

所述底部旋流反应区和顶部旋流反应区分别被N块分隔板分隔为N等分，其中N≥3，并在底部旋流反应区的顶部和顶部旋流反应区的底部分别对应设置N个反应区连通孔，设置N个单螺旋连通管通过上述连通孔分别与底部旋流反应区和顶部旋流反应区连通，以顶部反应区的最初进水为起点，在上述顶部旋流反应区和底部旋流反应区的分隔挡板上上下交替错位设置(N-1)个分隔板连通孔。

2.根据权利要求1所述的循环往复式旋流微波水处理反应腔，其特征在于，所述底部旋流反应区和顶部旋流反应区均为圆形，分别被三块分隔板均匀分隔为三部分，并在底部旋流反应区的顶部和顶部旋流反应区的底部分别对应设置三个反应区连通孔，设置三个单螺旋连通管通过上述连通孔分别与底部旋流反应区和顶部旋流反应区连通，以顶部反应区的最初进水为起点，在上述顶部旋流反应区和底部旋流反应区的分隔板上上下交替错位设置两个分隔板连通孔。

3.根据权利要求2所述的循环往复式旋流微波水处理反应腔，其特征在于，所述分隔板连通孔设置在分隔板贴近旋流反应区内壁一侧的末端上。

4.根据权利要求3所述的循环往复式旋流微波水处理反应腔，其特征在于，所述进水管通过进水孔贯穿腔体并以切线方式与底部旋流反应区连通，所述出水管通过出水孔贯穿腔体并以切线方式与顶部旋流反应区连通。

5.根据权利要求4所述的循环往复式旋流微波水处理反应腔，其特征在于，所述进水孔和出水孔位于腔体的同一个面上且呈对角分布。

6.根据权利要求5所述的循环往复式旋流微波水处理反应腔，其特征在于，所述波导口所在的立面与进水孔所在的立面垂直相交，且波导口位于靠近进水孔的一角。

说明书

一种循环往复式旋流微波水处理反应腔

技术领域

[0001] 本发明属于水污染治理设备领域，具体涉及一种新型微波水处理反应腔。

背景技术

[0002] 微波应用于水污染治理中，是近几年来的研究热点之一。由于微波对水体中的物质具有选择加热性，它对吸收微波的物质，可以起到极大的强烈的催化作用，使得其反应迅速、彻底、效率高。同时微波对水体还有穿透作用，因此在一定的水体厚度范围内，水体内部的物质进行反应时同样可以受到微波的作用，利用微波的穿透、振荡、催化等特点，促进化学反应的进行，并极大的提高水污染处理中污染物的降解速率。虽然微波对水体中的物质具有催化和穿透作用，但是微波的穿透能力是有限度的。因此污水在微波反应腔内的微波场中处理时，需要混合均匀，以保证污水受微波辐照的均匀性，同时，在微波场中一定的污水受微波辐照时间（HRT）亦是必须的。已有的研究表明，针对不同的污水类别，受微波辐照时间HRT需要少则几十秒，多则5～10分钟，甚至更长的时间，方能起到较好的处理效果。具体的应用中，微波反应腔或谐振腔都是必不可少的装置，同家用微波炉一样，污水在微波反应腔内的中底部旋流中央处受微波辐照效果更好，普通家用微波炉底部的旋转盘的转动使得被加热物体均匀受热既是例证。而已有的微波谐振腔，均在谐振腔内设有专供流体在微波场中充分物化反应的流体环流器，所不同的是，在中国专利文献CN1231213A中公开的环流器布置方式为单层螺旋形管，而在中国专利文献CN101143737A中公开的环流器是在整个腔体内满布蛇形管设置。其结果不是受微波辐照时间短，就是由于微波在水中的穿透能力的限制性，使得污水受微波辐照不均匀，从而影响处理的效果。前述专利文献中的微波谐振腔设置的两个波导口，通常需要两个大功率的微波发生器，能耗很大，不符合目前所提倡的环保节能的趋势，且是否能起到实质的谐振，其效果如何尚无实际的理论依据。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种新型的循环往复式旋流微波水处理反应腔，使得污水受微波辐照均匀，同时延长其受微波辐照时间。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的。

[0005] 本发明的循环往复式旋流微波水处理反应腔，包括：一个腔体，腔体上开有进水孔、出水孔、检修孔以及波导口，安装在腔体内部并通过进出水管道贯穿腔体壁的循环往复式旋流反应器；

[0006] 所述循环往复式旋流反应器，由底部旋流反应区、顶部旋流反应区以及连通管三部分组成，所述底部旋流反应区和顶部旋流反应区通过连通管相连通；

[0007] 所述底部旋流反应区和顶部旋流反应区分别被N（N≥3）块分隔板分隔为N等分,并在底部旋流反应区的顶部和顶部旋流反应区的底部分别对应设置N个反应区连通孔，设置N个单螺旋连通管通过上述连通孔分别与底部旋流反应区和顶部旋流反应区连通，以顶部反应区的最初进水为起点，在上述顶部旋流反应区和底部旋流反应区的分隔挡板上上下交替错位设置(N-1)个分隔板连通孔。

[0008] 作为一种优化，所述底部旋流反应区和顶部旋流反应区均为圆形，分别被三块挡板均匀分隔为三部分，并在底部旋流反应区的顶部和顶部旋流反应区的底部分别对应设置三个反应区连通孔，设置三个单螺旋连通管通过上述连通孔分别与底部旋流反应区和顶部旋流反应区连通，以顶部反应区的最初进水为起点，在上述顶部旋流反应区和底部旋流反应区的分隔挡板上上下交替错位设置两个分隔板连通孔。

[0009] 作为进一步的优化，所述分隔板连通孔设置在分隔板贴近旋流反应区内壁一侧的末端上。

[0010] 作为进一步的优化，所述进水管通过进水孔贯穿腔体并以切线方式与底部旋流反应区连通，所述出水管通过出水孔贯穿腔体并以切线方式与顶部旋流反应区连通。

[0011] 作为进一步的优化，所述进水孔和出水孔位于腔体的同一个面上且呈对角分布。

[0012] 作为进一步的优化，所述波导口所在的立面与进水孔所在的立面垂直相交，且波导口位于靠近进水孔的一角。

[0013] 本发明提供了一种循环往复式旋流微波水处理反应腔，在该腔体内首先利用进水管道以切线方向进入微波反应腔底部旋流反应区，利用出水管道以切线方式流出微波反应腔顶部旋流反应区，通过流体水力旋流混匀，从而保证了流体在底部旋流反应区内受微波辐照的均匀性，然后，利用单螺旋状的管道在底部旋流反应区和顶部旋流反应区之间进行上下循环，实现往复流动，在保证了污水在微波反应腔体内受微波辐照均匀的同时，还延长了污水在微波腔体内的受微波辐照时间。从而提供了一种新型微波水处理反应腔体，必然在国内外的水污染治理及资源化应用中成为一种突破性技术。

附图说明

[0014] 图1为本发明循环往复式旋流微波水处理反应腔示意图。

[0015] 图2为图1中进水管及底部旋流反应区放大图。

[0016] 图3为图1中出水管及顶部旋流反应区放大图。

[0017] 图4为图1中腔体开孔图。

[0018] 图中1.切线进水管；2.底部旋流反应区（a）；3.波导口；4.上向流单螺旋连通管；5.支撑体；6.反应腔体；7.顶部旋流反应区（a）；8.分隔板连通孔；9.分隔板；10.反应区连通孔；11.顶部旋流反应区（b）；12.下向流单螺旋连通管；13.顶部旋流反应区（c）；14.切线出水管；15.上向流单螺旋连通管；16.检修孔；17.分隔板连通孔；18.底部旋流反应区（b）；19.底部旋流反应区（c）。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图和最佳实施例对本发明做进一步的描述。

[0020] 如图1所示，本发明循环往复式旋流微波水处理反应腔由腔体和安装在腔体内部的循环往复式旋流反应器组成。上述腔体的外壳上开有进水孔、进水孔、波导口和检修孔（如图4所示）。上述循环往复式旋流反应器由底部旋流反应区、顶部旋流反应区以及介于两者之间的连通管三部分组成，底部旋流反应区和顶部旋流反应区通过连通管相连通。顶部、底部旋流反应区均为圆形，分别作为一个整体内部通过分隔板9按120°将其均匀分为a、b、c三部分，在底部旋流反应区的顶部和顶部旋流反应区的底部分别对应设置三个反应区连通孔10，设置三个单螺旋连通管通过上述连通孔10分别与底部旋流反应区和顶部旋流反应区连通，以顶部反应区的最初进水为起点，在上述顶部旋流反应区和底部旋流反应区的分隔板9上上下交替错位设置两个分隔板连通孔8、17，该连通孔位于分隔板的一侧且贴近旋流反应区内壁，以实现内部水流以切线方向流入，继而形成旋流流体，增强流体的紊流混合效果，以达到均匀接受微波辐照的目的。

[0021] 如图2所示，底部旋流反应区的顶板上，设有3个反应区连通孔10，分别位于a、b、c反应区的中央位置，与单螺旋管的一端连接。单螺旋管与底部旋流反应区顶板上的连通孔具体连接方式为粘结密封连接。

[0022] 如图3所示，顶部旋流反应区的底板上，也设有3个反应区连通孔10，分别位于a、b、c反应区的中央位置，与单螺旋管的另一端连接。单螺旋管与顶部旋流反应区底板上的连通孔具体连接方式为粘结密封连接。

[0023] 上述底部和顶部旋流反应区采用粘结或石英材质的螺栓固定在腔体上。底部旋流反应区和顶部旋流反应区之间除了单螺旋连通管外，还采用聚丙烯材料作为所述连通管的支撑体5，该支撑体5同时起到了支撑底部旋流反应区和顶部旋流反应区的作用，避免顶部旋流反应区在重力的作用下掉下或者将单螺旋连通管压扁的情况。

[0024] 上述分隔板9采用石英玻璃或聚丙烯材质，与旋流反应区的底板和顶板胶粘密封在一起。上述波导口3连接波导管，通过波导管连接到微波发生器上，从而起到将微波送入反应腔的目的。

[0025] 由切线进水管、底部旋流反应区、单螺旋管、顶部旋流反应区、切线出水管，形成一个在微波反应腔体内部的循环往复式旋流反应器，流体流经该循环往复式旋流反应器的过程如下：

[0026] 切线进水管1——→底部旋流反应区（a）2——→上向流单螺旋管4——→顶部旋流反应区（a）7——→分隔板连通孔8——→顶部旋流反应区（b）11——→下向流单螺旋管12——→底部旋流反应区（b）18——→分隔板连通孔17——→底部旋流反应区c（19）——→上向流单螺旋管15——→顶部旋流反应区（c）13——→切线出水管14。

[0027] 对于底部、顶部旋流反应区，其具体实施方式不限于前面所描述的圆形，也不限于被均匀分为三部分。前面的描述只是为了更好的描述本发明循环往复性和旋流性而选取的一个最佳实施例。

[0028] 可将底部和顶部旋流反应区分别采用分隔挡板进行N等分（N≥3）,并在底部旋流反应区的顶部和顶部旋流反应区的底部分别对应设置N个连通孔，设置N个连通管通过上述连通孔分别与底部旋流反应区和顶部旋流反应区连通，以顶部反应区的最初进水为起点，在上述顶部旋流反应区和底部旋流反应区的分隔挡板上上下交替错位设置(N-1)个连通孔。分隔板上开设连通孔的具体做法是：以切线进水管所在位置为起点，逆时针或顺时针对上下两个反应区的分隔板进行连续编号，顶部旋流反应区分隔板上的连通孔开在单数分隔板上，底部旋流反应区分隔板上的连通孔开在双数分隔板上。但当N=4，6，8·····等偶数时，底部旋流反应区最后一块分隔板不开通孔；当N=3，5，7，9·····等奇数时，顶部旋流反应区最后一块分隔板不开通孔。

[0029] 底部、顶部旋流反应区还可采用3～N（N≥3）个相同的底部、顶部旋流反应区进行排列，此时分隔板上的连通孔被管道所替代以实现各反应区的水流连通，如此形成一个整体的循环往复式旋流反应器。

[0030] 污水在本发明微波反应腔体内的上述流动，极大的提高了污水的旋流程度，增强了紊流效果，可以充分的实现污水受微波辐照的均匀性，同时污水流经的上述长流程，也极大的提高了污水受微波辐照的时间。因此，本发明着重于并实现了污水受微波辐照的时间长和均匀性两个突出的优点，突破了以往的局限，必然在国内外的水污染治理及资源化应用中成为一种突破性技术。