一种光超声流化态矿化反应设备的制作方法

本实用新型属于水处理设备领域，具体涉及一种光超声流化态矿化反应设备。

背景技术：

目前水资源日益枯竭，水污染越来越严重，环保工作者一直在努力探索高效的污水处理技术，超声波技术、紫外光技术在污水处理领域各自得到良好的应用，为了获得更好的污水处理效果，膜过滤技术和高级氧化技术结合效果良好，也已广泛应用于水处理工艺和装置中。

超声降解有机污染物，并非声场与反应物分子直接作用，而是源于超声的声空化效应。空化作用是一种物理现象，伴随着空化现象会产生许多的物理和化学效应，当液体处于声场中时，压力波形成的声振动使声波处于密集相和稀疏相的交替循环，在密集相时，超声波对液体分子挤压，改变了介质原来的密度，使其增大；而在稀疏相位时，使液体分子稀疏，进一步离散，介质的密度减小。当用足够大振幅的超声波作用于液体介质时，在负压相(即稀疏相)内，液体分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离，液体介质就会发生断裂，形成微泡，微泡进一步长大成为空化气泡。这些气泡一方面可以重新溶解于液体介质之中，也可能上浮并消失；另一方面，随着声场的变化而继续长大，直到负压达到最大值，在紧接着的压缩过程中，这些空化气泡被压缩，其体形缩小，有的甚至完全消失，当脱出共振相位时，空化气泡就不再稳定，这时空化气泡内的压强已不能支撑其自身大小，即开始溃崩或消失，这一过程称为空化作用。

空化泡迅速崩溃过程中，瞬间能产生5000K的高温、50MPa高压，持续数微秒后，热点随之冷却，并伴随有强烈的冲击波和达100m/s速度的微射流。这些条件足以使有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应，为有机物的降解创造了一个极端的物理环境。

目前也有应用超声波技术和紫外光技术对污水进行净化处理的设备，但是现有设备中，超声波发生器和超声波换能装置都设置在反应器壳体的外部，通过金属传递板进行超声波的传输，但此种方式，超声波传递过程中的损耗很大，超声波的利用率低，增大了能源的消耗，并且采用的紫外光照射方式也为外部照射，同样会由于透明玻璃的反射、折射等作用而影响利用率，在达到反应效果的同时，却浪费了大量的能源。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对上述提出的现有设备中，超声波发生器和超声波换能装置都设置在反应器壳体的外部，通过金属传递板进行超声波的传输，超声波传递过程中的损耗很大，超声波的利用率低，增大了能源的消耗，并且采用的紫外光照射方式也为外部照射，同样会由于透明玻璃的反射、折射等作用而影响利用率，在达到反应效果的同时，却浪费了大量的能源的问题，本实用新型提供一种光超声流化态矿化反应设备。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种光超声流化态矿化反应设备，包括反应器壳体，反应器壳体上设有进水口和出水口，所述反应器壳体上还设有超声发生器、紫外光源和进气阀，反应器壳体内部设有二氧化钛颗粒和过滤膜，所述反应器壳体的壳壁上设有若干第一通孔，反应器壳体内壁上设有将第一通孔覆盖在其内部的隔离罩，隔离罩和反应器壳体内壁密封连接，所述超声发生器连接有底座，底座上相对超声发生器的另一端设有超声换能装置，底座与第一通孔螺纹连接，超声换能装置位于隔离罩内，超声发生器位于反应器壳体外部，所述底座为绝缘壳体。

本光超声矿化反应设备的工作原理为：

从反应器壳体的进水口通入污水，反应器壳体可以为圆管结构，同时开启超声发生器和紫外光源，并且从进气阀通入空气，在污水经过反应器壳体的过程中，在超声波的作用下，污水中的污染物颗粒会与空气、水形成流化状态，在超声波和紫外光的共同影响下，气水混合形成流化态的状态下进行如下系列复杂反应的同时，对污废水中的污染物质进行矿化反应：H2O(超声)→H·+HO·,N2(超声)→2N·,O2(超声)→2O·，H·+O2→HO2·,HO2·+HO2·(紫外光)→H2O2+O2,H2O2(紫外光)→+HO·+HO·,H·+HO·(紫外光)→H2O+HO·,H·+H2O2(紫外光)→H2O+HO·,……；污染物+H·+HO·→P1…Pn→CO2+H2O；最终污染物颗粒中的矿物颗粒会被转化为二氧化碳和水，然后通过反应器壳体的出水口排出洁净的水，在此反应的过程中，二氧化钛一直作为催化剂促进反应的进行。本光超声矿化反应设备相比于现有的同类设备，其超声发生器与反应器壳体为互相连接的关系，并且超声换能装置位于反应器壳体的内部，相比于将超声换能装置设置在反应器壳体外部，再通过超声传递板进行超声波传输的方式，更大限度地将超声波传递到反应器壳体内的污水中，传递的效率大大增高，能量损失大大减少，进而使矿化反应的过程更加充分，污水处理的效果也更好；同时超声换能装置、超声发生器可以通过底座实现与反应器壳体的连接与拆卸，便于更换和维修，底座为绝缘壳体，可以为塑料壳，以能够实现连接固定为准，绝缘是为了防止超声发生器以及超声换能装置的电路与反应器壳体之间导电出现短路的情况。

进一步的，所述紫外光源包括紫外光发生器以及连接在紫外光发生器底部的灯管，反应器壳体上设有若干第二通孔，灯管能够穿过第二通孔，紫外光发生器和灯管之间设有螺纹连接块，螺纹连接块与第二通孔螺纹密封连接。紫外光源的灯管设置在反应器壳体的内部，相比于原本设置在反应器壳体外部进行照射的方式，在相同强度的紫外光照射下，本设置方式的紫外光利用率更高，避免了传统方式容易折射、反射而减弱紫外光强度的情况。

进一步的，所述过滤膜设置在反应器壳体的进水口和出水口之间，超声发生器、紫外光源、进气阀和二氧化钛颗粒设置在过滤膜之间。过滤膜的作用为对污水中的大颗粒进行过滤。

进一步的，所述超声换能装置包括设置在底座上的压电陶瓷，压电陶瓷上部设有金属片，金属片上方设有谐振器，金属片和压电陶瓷分别连接有引线，引线穿过底座与超声发生器相连。

进一步的，所述过滤膜为微孔过滤膜，孔径的大小为0.1-0.01mm。

进一步地，所述二氧化钛颗粒的大小为1-5mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型相比于现有的同类设备，其超声发生器与反应器壳体为互相连接的关系，并且超声换能装置位于反应器壳体的内部，相比于将超声换能装置设置在反应器壳体外部，再通过超声传递板进行超声波传输的方式，更大限度地将超声波传递到反应器壳体内的污水中，传递的效率大大增高，能量损失大大减少，进而使矿化反应的过程更加充分，污水处理的效果也更好；

2.本实用新型的超声换能装置、超声发生器可以通过底座实现与反应器壳体的连接与拆卸，便于更换和维修；

3.本实用新型底座为绝缘壳体，以能够实现连接固定为准，绝缘是为了防止超声发生器以及超声换能装置的电路与反应器壳体之间导电出现短路的情况；

4.本实用新型紫外光源的灯管设置在反应器壳体的内部，相比于原本设置在反应器壳体外部进行照射的方式，在相同强度的紫外光照射下，本设置方式的紫外光利用率更高，避免了传统方式容易折射、反射而减弱紫外光强度的情况。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

其中：1-反应器壳体，2-进水口，3-出水口，4-超声发生器，5-进气阀，6-二氧化钛颗粒，7-过滤膜，8-第一通孔，9-隔离罩，10-底座，11-紫外光发生器，12-灯管，13-第二通孔，14-螺纹连接块，15-压电陶瓷，16-金属片，17-谐振器，18-引线。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1对本发明作详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种光超声流化态矿化反应设备，包括反应器壳体1，反应器壳体1上设有进水口2和出水口3，所述反应器壳体1上还设有超声发生器4、紫外光源和进气阀5，反应器壳体1内部设有二氧化钛颗粒6和过滤膜7，所述反应器壳体1的壳壁上设有若干第一通孔8，反应器壳体1内壁上设有将第一通孔8覆盖在其内部的隔离罩9，隔离罩9和反应器壳体1内壁密封连接，所述超声发生器4连接有底座10，底座10上相对超声发生器4的另一端设有超声换能装置，底座10与第一通孔8螺纹连接，超声换能装置位于隔离罩9内，超声发生器4位于反应器壳体1外部，所述底座10为绝缘壳体。

本光超声矿化反应设备的工作原理为：

从反应器壳体1的进水口2通入污水，反应器壳体1可以为圆管结构，同时开启超声发生器4和紫外光源，并且从进气阀5通入空气，在污水经过反应器壳体1的过程中，在超声波的作用下，污水中的污染物颗粒会与空气、水形成流化状态，在超声波和紫外光的共同影响下，气水混合形成流化态的状态下进行如下系列复杂反应的同时，对污废水中的污染物质进行矿化反应：H2O(超声)→H·+HO·,N2(超声)→2N·,O2(超声)→2O·，H·+O2→HO2·,HO2·+HO2·(紫外光)→H2O2+O2,H2O2(紫外光)→+HO·+HO·,H·+HO·(紫外光)→H2O+HO·,H·+H2O2(紫外光)→H2O+HO·,……；污染物+H·+HO·→P1…Pn→CO2+H2O；最终污染物颗粒中的矿物颗粒会被转化为二氧化碳和水，然后通过反应器壳体1的出水口3排出洁净的水，在此反应的过程中，二氧化钛一直作为催化剂促进反应的进行。本光超声矿化反应设备相比于现有的同类设备，其超声发生器4与反应器壳体1为互相连接的关系，并且超声换能装置位于反应器壳体1的内部，相比于将超声换能装置设置在反应器壳体1外部，再通过超声传递板进行超声波传输的方式，更大限度地将超声波传递到反应器壳体1内的污水中，传递的效率大大增高，能量损失大大减少，进而使矿化反应的过程更加充分，污水处理的效果也更好；同时超声换能装置、超声发生器4可以通过底座10实现与反应器壳体1的连接与拆卸，便于更换和维修，底座10为绝缘壳体，可以为塑料壳，以能够实现连接固定为准，绝缘是为了防止超声发生器4以及超声换能装置的电路与反应器壳体1之间导电出现短路的情况。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，所述紫外光源包括紫外光发生器11以及连接在紫外光发生器11底部的灯管12，反应器壳体1上设有若干第二通孔13，灯管12能够穿过第二通孔13，紫外光发生器11和灯管12之间设有螺纹连接块14，螺纹连接块14与第二通孔13螺纹密封连接。紫外光源的灯管12设置在反应器壳体1的内部，相比于原本设置在反应器壳体1外部进行照射的方式，在相同强度的紫外光照射下，本设置方式的紫外光利用率更高，避免了传统方式容易折射、反射而减弱紫外光强度的情况。

本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。

实施例3：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，过滤膜7设置在反应器壳体1的进水口2和出水口3之间，超声发生器4、紫外光源、进气阀5和二氧化钛颗粒6设置在过滤膜7之间。过滤膜7的作用为对污水中的大颗粒进行过滤；超声换能装置包括设置在底座10上的压电陶瓷15，压电陶瓷15上部设有金属片16，金属片16上方设有谐振器17，金属片16和压电陶瓷15分别连接有引线18，引线18穿过底座10与超声发生器4相连；过滤膜7为微孔过滤膜7，孔径的大小为0.1-0.01mm；二氧化钛颗粒6的大小为1-5mm。

本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。