申请日2013.05.15
公开(公告)日2013.07.24
IPC分类号C02F1/72; C02F1/48
摘要
一种磁力耦合水力空化管式污水处理器，在壳体内的左侧设置有左支架、右侧设置有右支架，整流棒的左端设置在左支架上、右端设置在右支架上，整流棒与壳体内壁之间的间隙为水流通道，整流棒与壳体内壁之间构成环绕整流棒的至少2级串联的文丘里管，整流棒的直径最大处与壳体内壁之间形成文丘里管的喉部。本发明具有结构简单、加工安装容易、承压高、效果好、可连续处理大流量污水等优点，可用于处理污水。
权利要求书
1.一种磁力耦合水力空化管式污水处理器，其特征在于：在壳体(1)内的左 侧设置有左支架(2)、右侧设置有右支架(4)，整流棒(3)的左端设置在左支 架(2)上、右端设置在右支架(4)上，整流棒(3)与壳体(1)内壁之间的间隙 为水流通道，整流棒(3)与壳体(1)内壁之间构成环绕整流棒(3)的至少2级 串联的文丘里管，整流棒(3)的直径最大处与壳体(1)内壁之间形成文丘里管的 喉部。
2.根据权利要求1所述的磁力耦合水力空化管式污水处理器，其特征在于所 述的整流棒(3)为：在安装轴(3-2)的左侧和右侧设置有端部圆柱体(3-7)， 左侧的端部圆柱体(3-7)右端与右侧的端部圆柱体(3-7)左端之间安装轴(3-2) 上至少设置有两个整流单元，一个整流单元与相邻一个整流单元之间安装轴(3-2) 上设置有两个相对端极性相异的永久磁体，两个永久磁体之间安装轴(3-2)上设 置有中间圆柱体(3-4)。
3.根据权利要求2所述的磁力耦合水力空化管式污水处理器，其特征在于： 所述的中间圆柱体(3-4)的外径与左永久磁体(3-3)、右永久磁体(3-5)、端 部圆柱体(3-7)的外径相同;圆柱体的轴向长度与左永久磁体(3-3)、右永久 磁体(3-5)、中间圆柱体(3-4)、端部圆柱体(3-7)的轴向长度相等。
4.根据权利要求2所述的磁力耦合水力空化管式污水处理器，其特征在于所 述的整流单元的几何形状为：在圆柱体的两端有连为一体的圆台体，圆柱体左端圆 台体的锥角(α)为60°～90°、右端圆台体的锥角(β)为30°～55°，β≤ α，每个圆台体的最大直径为3D/4、最小直径为3D/20～1D/4，(D)为壳体的内 径，两个圆台体的最大直径与最小直径比为3～5，每个整流单元的轴向长度为壳体 内径(D)的1.5～2倍。
5.根据权利要求2所述的磁力耦合水力空化管式污水处理器，其特征在于所 述的整流单元的几何形状为：在圆柱体的两端有连为一体的圆台体，圆柱体左端圆 台体的锥角(α)为75°、右端圆台体的锥角(β)为45°，每个圆台体的最大 直径为3D/4、最小直径为3D/16，(D)为壳体的内径，两个圆台体的最大直径与最 小直径比为4，每个整流单元的轴向长度为壳体内径(D)的1.8倍。
6.根据权利要求4或5所述的磁力耦合水力空化管式污水处理器，其特征在 于：所述的圆柱体的两端两个圆台体的最小直径与中间圆柱体(3-4)的外径相等。
7.根据权利要求1所述的磁力耦合水力空化管式污水处理器，其特征在于所 述的左支架(2)为：在轮毂(2-1)的径向至少均布设置有3根辐板(2-2);所 述的右支架(4)的结构与左支架(2)相同，整流棒(3)的左端设置在左支架(2) 的轮毂(2-1)的中心孔内、右端设置在右支架(4)的轮毂(2-1)的中心孔内。
说明书
磁力耦合水力空化管式污水处理器
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及到磁力耦合文丘里管道处理污水的设备 或装置。
背景技术
超声空化引起的湍流效应、微扰效应、界面效应和聚能效应所形成的极端物理 条件，为强化加快化学反应提供了一种非常有效途径，随着近年来环境污染的日益 突出，功率超声在污水处理方面的应用，获得了广泛和深入的研究。但超声空化只 在声源附近较小范围内产生能量集中，空化效应强烈，对各类待处理的对象都有良 好的效果.然而，超声换能器的总能耗中只有5%～10%用于空化，其余90%～95%的 能量是以热能的形式使系统升温，即超声空化存在有效反应区域空间小、能效低的 突出问题，这使得超声空化的应用受到极大的限制，其在工业化生产中实施遇到很 大的困难。
水力空化是不同于超声空化的另一种空化方法，也是近年来受到相关领域技术 人员广泛关注和研究的一种较超声空化更为简单有效的空化处理技术。已有的研究 表明，水力空化对化工生产过程具有显著的强化作用，且从能效和规模化方面与超 声空化相比，具有简便易行、能耗低、效率高、可在较大范围内形成比较均匀空化 强化场等优点。因此水力空化应用于污水受到了广大学者的高度重视。但水力空化 的空化强度明显较超声空化小，用于声化学反应的效率仍然较低。
水力空化污水处理装置，主要有孔板型水力空化装置和文丘里管式水力空化装 置。采用物理场能协同提高水力空化装置的声化学反应的效率，是目前水力空化技 术研究的热点问题。专利申请号为201010261180.0、发明名称为《水处理装置》 的中国发明专利申请，专利申请号为200910004010.1、发明名称为《物理法灭菌增 氧活性水器》的中国发明专利申请，均采用在文丘里管喉部的外侧设置磁场，这对 水体活化与管壁防垢具有较好的作用，但由于文丘里管形成水力空化的声化学反应 区域，在文丘里管喉部下游的扩散管段，显然在文丘里管喉部的外侧设置磁场对水 力空化声化学反应效率的提高，作用非常有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述水处理装置的缺点，提供一种结构简 单、加工安装容易、承压高、效果好、可连续处理大流量污水的磁力耦合水力空化 管式污水处理器。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：在壳体内的左侧设置有左支架、右侧 设置有右支架，整流棒的左端设置在左支架上、右端设置在右支架上，整流棒与壳 体内壁之间的间隙为水流通道，整流棒与壳体内壁之间构成环绕整流棒的至少2级 串联的文丘里管，整流棒的直径最大处与壳体内壁之间形成文丘里管的喉部。
本发明的整流棒为：在安装轴的左侧和右侧设置有端部圆柱体，左侧的端部圆 柱体右端与右侧的端部圆柱体左端之间安装轴上至少设置有两个整流单元，一个整 流单元与相邻一个整流单元之间安装轴上设置有两个相对端极性相异的永久磁体， 两个永久磁体之间安装轴上设置有中间圆柱体。
本发明的中间圆柱体的外径与左永久磁体、右永久磁体、端部圆柱体的外径相 同;圆柱体的轴向长度与左永久磁体、右永久磁体、中间圆柱体、端部圆柱体的轴 向长度相等。
本发明的整流单元的几何形状为：在圆柱体的两端有连为一体的圆台体，圆柱 体左端圆台体的锥角α为60°～90°、右端圆台体的锥角β为30°～55°，β≤α， 每个圆台体的最大直径为3D/4、最小直径为3D/20～1D/4，D为壳体的内径，两个 圆台体的最大直径与最小直径比为3～5，每个整流单元的轴向长度为壳体内径D 的1.5～2倍。
本发明的整流单元的几何形状为：在圆柱体的两端有连为一体的圆台体，圆柱 体左端圆台体的锥角α最佳为75°、右端圆台体的锥角最佳为45°，每个圆台体 的最大直径为3D/4、最小直径为3D/16，D为壳体的内径，两个圆台体的最大直径 与最小直径比最佳为4，每个整流单元的轴向长度最佳为壳体内径D的1.8倍。
本发明的圆柱体的两端两个圆台体的最小直径与中间圆柱体的外径相等。
本发明的左支架为：在轮毂的径向至少均布设置有根辐板。本发明的右支架的 结构与左支架相同，整流棒的左端设置在左支架的轮毂的中心孔内、右端设置在右 支架的轮毂的中心孔内。
本发明通过在壳体内设置轴对称的整流棒，在整流棒与壳体内壁之间构成环绕 整流棒的轴对称的文丘里管道。所产生的有益效果在于：其一，这种新型的文丘里 管，与传统的将不同内径的管道通过变径管焊接相连构成的文丘里管相比，只要改 变整流棒直径变化的特征和参数，就可构成不同变径比的文丘里管，结构简单、加 工容易;其次，由于这种文新型的丘里管没有连接焊缝，因此其耐压能力高，更适 合工作于高压工况、用于污水处理的文丘里管;其三，直径呈周期性变化的整流棒 与壳体内壁之间构成的多级串联式文丘里管道，用于污水净化与目前的广泛研究的 多级孔板构成的串联式水力空化污水处理器相比，安装方便，反应器内没有死角， 污水处理净化效率高;其四，本发明在整流棒上整流单元之间的直径的最小段上设 置的永久磁体产生的磁场，正好作用于水力空化产生的空化泡的崩灭过程，强化了 水力空化产生的·OH等强氧化剂对水体污染物的进攻;同时磁场还能增大空气在水 中的溶解度,降低溶液的表面张力,使水溶液中存在较多、较小的气泡核,可以作为 水力空化效应所需的空化核,增强了水力空化的空化作用。磁场与水力空化相协同 使污染物的降解率大大提高。