申请日2013.05.15
公开(公告)日2013.07.31
IPC分类号C02F1/72; C02F1/48
摘要
一种电磁场协同水力空化污水处理装置，在壳体内左侧设置有左支架、右侧设置有右支架，左支架和右支架上设置有中心线与壳体的中心线相重合的整流棒，壳体外围设置电磁线圈。本发明的整流棒的形状是两端面为垂直于中心线的平行平面、侧面为余弦旋转曲面的棒状体或在至少2个圆柱体的两端分别设置有通过中间圆柱体连为一体的圆台体，两端圆柱体外侧圆台体的端部设置有端部圆柱体。本发明的电磁线圈至少有3个设置在壳体外围整流棒直径最小的部位所对应位置。本发明具有结构简单、加工安装方便、耐压高、处理污水效果好、可连续处理大流量废水等优点，可作为污水处理装置。
权利要求书
1.一种电磁场协同水力空化污水处理装置，在壳体(1)内左侧设置有左支 架(2)、右侧设置有右支架(4)，左支架(2)和右支架(4)上设置有中心线与壳 体(1)的中心线相重合的整流棒(3)，壳体(1)外围设置电磁线圈(5)，其特征 在于：所述的整流棒(3)的形状是两端面为垂直于中心线的平行平面、侧面为余 弦旋转曲面的棒状体或在至少2个圆柱体的两端分别设置有通过中间圆柱体(3-4) 连为一体的圆台体(3-3)，两端圆柱体外侧圆台体(3-3)的端部设置有端部圆柱 体(3-1);所述的电磁线圈(5)至少有3个设置在壳体(1)外围整流棒(3)直 径最小的部位所对应位置。
2.根据权利要求1所述的电磁场协同水力空化污水处理装置，其特征在于所 述的整流棒(3)侧面的余弦旋转曲面为：
以直角坐标系中的曲线
为母线、x轴为旋转轴形成的旋转曲面，整流棒(3)的中心线为x轴，0≤x≤kL， k为整流棒(3)直径变化周期的个数，k至少为2，y为整流棒3的中心线上x对 应的整流棒(3)的半径，(D)为壳体1的内径，L为整流棒(3)的1个直径变化 周期的长度，2D≤L≤3D。
3.根据权利要求1所述的电磁场协同水力空化污水处理装置，其特征在于： 所述的每个圆柱体相同方向一端圆台体(3-3)的锥角(α)为60°～90°，另一 端圆台体(3-3)的锥角(β)为30°～55°，每个圆柱体相同方向一端圆台体(3-3) 的锥角(α)相等、轴向长度相等，每个圆柱体相同方向另一端圆台体(3-3)的 锥角(β)相等、轴向长度相等，每个圆柱体两端的两个圆台体(3-3)的最大直 径与最小直径比为3～5，圆柱体与两端连为一体的圆台体(3-3)的长度之和为壳 体(1)内径(D)的1.5～2倍。
4.根据权利要求1所述的电磁场协同水力空化污水处理装置，其特征在于所 述的每个圆柱体相同方向一端圆台体(3-3)的锥角(α)为75°，另一端圆台 体(3-3)的锥角(β)为45°，每个圆柱体相同方向一端圆台体(3-3)的锥角(α) 相等、轴向长度相等，每个圆柱体相同方向另一端圆台体(3-3)的锥角(β)相 等、轴向长度相等，每个圆柱体两端的两个圆台体(3-3)的最大直径与最小直径 比为4，圆柱体与两端连为一体的圆台体(3-3)的长度之和为壳体(1)内径(D) 的1.8倍。
5.根据权利要求1所述的电磁场协同水力空化污水处理装置，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
电磁场协同水力空化污水处理装置
技术领域
本发明属于污水净化处理技术领域，具体涉及一种电磁场协同水力空化污水处 理装置。
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，随着近年来环境问题的日益 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，其在工业化中遇到很大困难。
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废水净化处理，被寄予了厚望。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。
水力空化废水处理技术装置，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。中国发明专利申请“水处理装置(201010261180.0)”和“物 理法灭菌增氧活性水器(200910004010.1)”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现有技术存在的缺点，提供一种结构简 单、加工安装方便、耐压高、处理污水效果好、可连续处理大流量废水的电磁场协 同水力空化污水处理装置。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：在壳体内左侧设置有左支架、右侧设 置有右支架，左支架和右支架上设置有中心线与壳体的中心线相重合的整流棒，壳 体外围设置电磁线圈。本发明的整流棒的形状是两端面为垂直于中心线的平行平 面、侧面为余弦旋转曲面的棒状体或在至少2个圆柱体的两端分别设置有通过中间 圆柱体连为一体的圆台体，两端圆柱体外侧圆台体的端部设置有端部圆柱体。本发 明的电磁线圈至少有3个设置在壳体外围整流棒直径最小的部位所对应位置。
本发明的整流棒侧面的余弦旋转曲面为：
以直角坐标系中的曲线
为母线、x轴为旋转轴形成的旋转曲面，整流棒的中心线为x轴，0≤x≤kL，k为 整流棒直径变化周期的个数，k至少为2，y为整流棒的中心线上x对应的整流棒的 半径，D为壳体的内径，L为整流棒的1个直径变化周期的长度，2D≤L≤3D。
本发明的每个圆柱体相同方向一端圆台体的锥角α为60°～90°，另一端圆台 体的锥角β为30°～55°，每个圆柱体相同方向一端圆台体的锥角α相等、轴向长 度相等，每个圆柱体相同方向另一端圆台体的锥角β相等、轴向长度相等，每个圆 柱体两端的两个圆台体的最大直径与最小直径比为3～5，圆柱体与两端连为一体的 圆台体的长度之和为壳体内径D的1.5～2倍。
本发明的每个圆柱体相同方向一端圆台体的锥角α最佳为75°，另一端圆台体 的锥角β最佳为45°，每个圆柱体相同方向一端圆台体的锥角α相等、轴向长度相 等，每个圆柱体相同方向另一端圆台体的锥角β相等、轴向长度相等，每个圆柱体 两端的两个圆台体的最大直径与最小直径比最佳为4，圆柱体与两端连为一体的圆 台体的长度之和最佳为壳体内径D的1.8倍。
本发明的左支架为：在轮毂的径向至少均布设置有3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中心孔内、右端设置在右 支架的轮毂中心孔内。
本发明的有益效果：
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，同时在壳体内整流棒最小直径段(处)的中线所对 应的壳体外壁上设置有通电线圈。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，因此结构简 单、加工容易;其次，由于这种新型的文丘里管没有连接焊缝，因此其耐压能力高， 更适合作为工作于高压工况、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，用于污水处理，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，污水处理 装置内没有死角，污水处理效率高;其四，通电线圈产生的磁场作用于污染水体和 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降解率显著提高。