一种组合式水力空化降解废水有机物装置转让专利
申请号 : CN201210040830.8
文献号 : CN102531146B
文献日 : 2014-01-15
发明人 : 周泽宇 , 吕小鸿 , 胡建东 , 帅红 , 冯欣悦 , 周涌 , 周巍 , 胡云开 , 包建辉 , 蔡德耀 , 郑原超 , 王永辉 , 彭金城 , 廖龙海
申请人 : 深圳市宇力科技有限公司 , 深圳力合环保技术有限公司 , 无锡山川环保机械有限公司
摘要 :
本发明涉及一种组合式水力空化降解废水有机物装置。它包括有相互串接相通的文丘里管组件和筛孔板组件，文丘里管组件的进水端连接高压泵废水装置，筛孔板组件的出水端连接出水管道。采用上述结构后，本发明利用水力空化原理，在产生空化后，空化泡溃灭的瞬间产生极高的压力和高温、伴有强烈的冲击波和射流，类似“湿式氧化”，使部分废水中有机物分解成CO2、H2O和无机氧化物，从而使COD、BOD降解。本发明装置适合高浓度难生化降解的有机废水的预处理，且对废水PH不受限制。
权利要求 :
1.一种组合式水力空化降解废水有机物装置，其特征在于：包括有相互串接相通的文丘里管组件和筛孔板组件，文丘里管组件的进水端连接高压泵废水装置，筛孔板组件的出水端连接出水管道；
所述文丘里管组件由前过渡扩散管和文丘里管连接相通而成；所述筛孔板组件由装有筛孔板的套筒和后过渡扩散管连接相通而成，其中，前过渡扩散管的小口与高压泵废水装置通过进水管道连接相通；文丘里管由前喇叭口、喉径管和后扩散管构成，前喇叭与前过渡扩散管大口连接相通，后扩散管的大口与装有筛孔板的套筒连接相通，装有筛孔板的套筒的出水端与后过渡扩散管的大口连接相通，后过渡扩散管的小口与出水管道连接相通。
2.根据权利要求1所述的一种组合式水力空化降解废水有机物装置，其特征在于：所述进水管道、前过渡扩散管、文丘里管、装有筛孔板的套筒和后过渡扩散管两相邻部件之间通过法兰连接相通。
3.根据权利要求1或2所述的一种组合式水力空化降解废水有机物装置，其特征在于：所述筛孔板过盈量配合装入所述套筒内。
4.根据权利要求1或2所述的一种组合式水力空化降解废水有机物装置，其特征在于：所述筛孔板上分布有若干个筛孔。
5.根据权利要求1或2所述的一种组合式水力空化降解废水有机物装置，其特征在于：所述前过渡扩散管与所述后过渡扩散管具有尺寸和形状相同。
说明书 :
一种组合式水力空化降解废水有机物装置
技术领域
[0001] 本发明涉及水力空化技术对工业废水中有机物的消解装置的环保污水处理领域，特指一种组合式水力空化降解废水有机物装置。
背景技术
[0002] 高浓度难生化降解的工业有机废水处理，数十年来一直是棘手技术难题，如化工、医药、造纸黑液、垃圾渗滤液等等。因此也是环保水处理中最热门的话题。
[0003] 各种催化氧化方法不少，如化学、紫外光、超声波、微波、臭氧和电催化氧化，近年来又有“湿式空气氧化”（WAO）方法试验性应用等。这些方法主要针对高浓度难生化降解有机废水的处理。有的能耗太大，有的催化剂的保存重复利用问题未解决好；化学方法如
Fenton法对药剂耗量（如H2O2）太大，而且不是对大多数废水有效；“湿式空气氧化”（WAO）需在22.7MPa与374.1℃以上才能实现完全的“湿式燃烧”。有的方法比较好，低能耗，低药
耗，如电催化氧化和臭氧氧化。
Fenton法对药剂耗量（如H2O2）太大，而且不是对大多数废水有效；“湿式空气氧化”（WAO）需在22.7MPa与374.1℃以上才能实现完全的“湿式燃烧”。有的方法比较好，低能耗，低药
耗，如电催化氧化和臭氧氧化。
[0004] 水力空化的文丘里和筛孔板方式的研究，近三十年来研究不多，文章也少，应用于有机废水的工程实例的报导更不多见。美国Siva-Kumar.m及Kumar.P.S等人曾有较深入
的实验理论研究，国内也有人撰文报导。但还都处于实验研究阶段，大水量的工程应用有待
发展。文丘里的方式实现空化，在水力发电大坝的坝基“空蚀”形成的实验研究模拟空化形
式中曾有过应用。国内也有少数论文提及“空化”，对物质的分解甚至合成提出设想，如何实现也未具体涉及。
的实验理论研究，国内也有人撰文报导。但还都处于实验研究阶段，大水量的工程应用有待
发展。文丘里的方式实现空化，在水力发电大坝的坝基“空蚀”形成的实验研究模拟空化形
式中曾有过应用。国内也有少数论文提及“空化”，对物质的分解甚至合成提出设想，如何实现也未具体涉及。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种将文丘里管组件与筛孔板组件串联组合式水力空化降解废水有机物装置。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来达到：一种组合式水力空化降解废水有机物装置，包括有相互串接相通的文丘里管组件和筛孔板组件，文丘里管组件的进水端连接
高压泵废水装置，筛孔板组件的出水端连接出水管道。
高压泵废水装置，筛孔板组件的出水端连接出水管道。
[0007] 所述文丘里管组件由前过渡扩散管和文丘里管连接相通而成；所述筛孔板组件由装有筛孔板的套筒和后过渡扩散管连接相通而成，其中，前过渡扩散管的小口与高压泵废
水装置通过进水管道连接相通；文丘里管由前喇叭口、喉径管和后扩散管构成，前喇叭与
前过渡扩散管大口连接相通，后扩散管的大口与装有筛孔板的套筒连接相通，装有筛孔板
的套筒的出水端与后过渡扩散管的大口连接相通，后过渡扩散管的小口与出水管道连接相
通。
水装置通过进水管道连接相通；文丘里管由前喇叭口、喉径管和后扩散管构成，前喇叭与
前过渡扩散管大口连接相通，后扩散管的大口与装有筛孔板的套筒连接相通，装有筛孔板
的套筒的出水端与后过渡扩散管的大口连接相通，后过渡扩散管的小口与出水管道连接相
通。
[0008] 所述进水管道、前过渡扩散管、文丘里管、装有筛孔板的套筒和后过渡扩散管两相邻部件之间通过法兰连接相通。
[0009] 所述筛孔板过盈量配合装入所述套筒内。
[0010] 所述筛孔板上分布有若干个筛孔。
[0011] 所述前过渡扩散管与所述后过度扩散管具有尺寸和形状相同。
[0012] 采用上述结构后，本发明通过将文丘里管组件与筛孔板组件串联，利用水力空化原理，在产生空化后，空化泡溃灭的瞬间产生极高的压力和高温、伴有强烈的冲击波和射
流，类似“湿式氧化”，使部分废水中有机物分解成CO2、H2O和无机氧化物，从而使COD、BOD降解。残余有机物也可把大分子断链变小分子（水解），并进一步被氧化成脂肪酸（酸化），令BOD/COD提高，提高后续生化效果。 本发明装置适合高浓度难生化降解的有机废水的预处
理，且对废水PH不受限制。
流，类似“湿式氧化”，使部分废水中有机物分解成CO2、H2O和无机氧化物，从而使COD、BOD降解。残余有机物也可把大分子断链变小分子（水解），并进一步被氧化成脂肪酸（酸化），令BOD/COD提高，提高后续生化效果。 本发明装置适合高浓度难生化降解的有机废水的预处
理，且对废水PH不受限制。
附图说明
[0013] 图1为本发明结构原理示意图。
[0014] 图2为本发明中筛孔板实施例的结构示意图。
[0015] 图3为本发明的应用实施例管路示意图。
[0016] 具体实施方式 [0017] 如图1-3所示，一种组合式水力空化降解废水有机物装置，包括有相互串接相通的文丘里管组件和筛孔板组件，文丘里管组件的进水端连接高压泵废水装置，筛孔板组件
的出水端连接出水管道。
的出水端连接出水管道。
[0018] 所述文丘里管组件由前过渡扩散管2和文丘里管连接相通而成；所述筛孔板组件由装有筛孔板6的套筒7和后过渡扩散管8连接相通而成，其中，前过渡扩散管2的小口与
高压泵废水装置通过进水管道1连接相通；文丘里管由前喇叭口3、喉径管4和后扩散管5
构成，前喇叭3与前过渡扩散管2大口连接相通，后扩散管5的大口与装有筛孔板6的套筒
7连接相通，装有筛孔板6的套筒7的出水端与后过渡扩散管8的大口连接相通，后过渡扩
散管8的小口与出水管道9连接相通。
高压泵废水装置通过进水管道1连接相通；文丘里管由前喇叭口3、喉径管4和后扩散管5
构成，前喇叭3与前过渡扩散管2大口连接相通，后扩散管5的大口与装有筛孔板6的套筒
7连接相通，装有筛孔板6的套筒7的出水端与后过渡扩散管8的大口连接相通，后过渡扩
散管8的小口与出水管道9连接相通。
[0019] 所述进水管道1、前过渡扩散管2、文丘里管、装有筛孔板6的套筒7和后过渡扩散管8两相邻部件之间通过法兰10连接相通。
[0020] 所述筛孔板6过盈量配合装入所述套筒7内。
[0021] 所述筛孔板6上分布有若干个筛孔61。
[0022] 本发明采用的水力空化是利用流体通过收缩的管路，如文丘里的喉径管4或筛孔板6的密布筛孔61，使废水流速骤增，产生压降，当压力降到了水温饱和蒸汽压力以下，
溶于水的气体会释放，液体汽化产生大量的“空化泡”，“空化泡”迂到四周压力增大时，
体积会被压缩直到“溃灭”。空泡的溃灭是瞬间完成，理论的研究其全过程是μs（微秒）
来度量的，这时空泡溃灭会令其周围极小范围内产生50MPa（500工程大气压）的高压和
1500℃~5000℃的高温。
溶于水的气体会释放，液体汽化产生大量的“空化泡”，“空化泡”迂到四周压力增大时，
体积会被压缩直到“溃灭”。空泡的溃灭是瞬间完成，理论的研究其全过程是μs（微秒）
来度量的，这时空泡溃灭会令其周围极小范围内产生50MPa（500工程大气压）的高压和
1500℃~5000℃的高温。
[0023] 显然，如此的高温和高压，就已经具备“湿式空气氧化”（Wet Air Oxidation——WAO）的条件，甚至远远超出。WAO的条件是临界压力22.7MPa，临界温度是374.1℃，空气是氧化剂。湿式空气氧化是在水中进行的“燃烧”，只是没有光和火焰，这是不同于木柴在空气中燃烧之处，但同样是全氧化反应放热的过程。而空化则是用最简单的方式和装置来实现。
当然，这种方法还不能彻底完全100%地将废水中全部有机物消解，它只能一定程度地去消
解，并有待于进一步地完善。
当然，这种方法还不能彻底完全100%地将废水中全部有机物消解，它只能一定程度地去消
解，并有待于进一步地完善。
[0024] 如图1所示，废水是从进水管道1由高压水泵注入，经前过渡扩散管2进入文丘里管，文丘里管是由前喇叭口3、喉径管4和后扩散管5三部分组成，制成一个整体。废水的空
化氧化分解过程是在喉径管4中完成，水在后扩散管5中形成涡流，湍流的复杂紊流状态。
继而又被导流入套筒7内的筛孔板6若干筛孔61之中，在筛孔61内完成第二次空化氧化
分解。筛孔板6的筛孔61数、孔径与排列，是需要做满足空化条件的计算，文丘里的计算是
比较规范的，此处无需重复。筛孔板6按机械的微小过盈量压配合装入套筒7内，以防沿周
边漏高压水，再经过同样尺寸和形状的后过渡扩散管和出水管道联接。筛孔板的筛孔排列
有多种，图2是其中一种。
化氧化分解过程是在喉径管4中完成，水在后扩散管5中形成涡流，湍流的复杂紊流状态。
继而又被导流入套筒7内的筛孔板6若干筛孔61之中，在筛孔61内完成第二次空化氧化
分解。筛孔板6的筛孔61数、孔径与排列，是需要做满足空化条件的计算，文丘里的计算是
比较规范的，此处无需重复。筛孔板6按机械的微小过盈量压配合装入套筒7内，以防沿周
边漏高压水，再经过同样尺寸和形状的后过渡扩散管和出水管道联接。筛孔板的筛孔排列
有多种，图2是其中一种。
[0025] 采用法兰10联接各个部件，安装、拆卸、维修、更换方便，制造简单，价格低廉。材料可用钢材（40、40Mn钢淬火后中温回火），便于内孔磨削抛光。遇有腐蚀酸性水，可用塑料车制成后套入钢筒内，以防裂开。大量生产可用陶瓷制作。
[0026] 因为空化的氧化过程极快，是若干μs，因此在文丘里喉径管4及筛孔板6若干筛孔61内瞬间即可完成。为保证反应时间尽可能长些，喉径管4长和筛孔板6厚需经计算尽
量取大，当然能耗也随之增大。
量取大，当然能耗也随之增大。
[0027] 这种方法对水中有机物消解简单而快速，设施投入和运行费低廉。但泵的扬程和功率是很大的，尤其串联两种装置后。由于它不可能像湿式空气氧化来得那么彻底，去除率
可高达99.9%以上。但是，空化方法能在有限地降解部分有机物基础上，再令大分子变小分
子（水解）和小分子有机物部分地氧化成脂肪酸（酸化），令得BOD/COD比值提高，为后续的生化奠定基础。
可高达99.9%以上。但是，空化方法能在有限地降解部分有机物基础上，再令大分子变小分
子（水解）和小分子有机物部分地氧化成脂肪酸（酸化），令得BOD/COD比值提高，为后续的生化奠定基础。
[0028] 如图3所示实施例，水处理装置由贮水箱A、大行程大功率离心泵B、流量计C、本发明组合式空化器D及集水箱E组成。自配苯酚废水，CODcr 1000mg/L，经重复两次将贮水
箱A水抽完，在集水箱E取样化验，CODcr去除率可达21.2%，BOD5/CODcr由原来2.7%提升
到16.8%。如果欲再提升COD去除效果，有诸多工艺参数有待深入研究。
箱A水抽完，在集水箱E取样化验，CODcr去除率可达21.2%，BOD5/CODcr由原来2.7%提升
到16.8%。如果欲再提升COD去除效果，有诸多工艺参数有待深入研究。
[0029] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。