多孔板水力空化装置及其强化效应的实验研究

【摘要】： 水力空化技术是一种崭新的和前沿的水处理技术。与超声空化相比,水力空化具有反应装置简单、能耗相对小、操作方便、维护费用低、易实现规模化等优点。然而,该技术尚处于基础理论研究和实验阶段,不论在理论上,还是在实验上都存在许多问题需要去研究和解决。 利用空化释放的能量对过程进行强化,是一种新的能量利用方法。空泡在液体中运动和溃灭时产生的局部高温高压、冲击波、高速射流等极端物理条件,能使在一般条件下难以实现的化学反应得以实现,可以使水分子键裂解,产生自由基。由于自由基具有很高的活性,所产生的活化效应是促进化学过程强化的根本原因。 为研究水力空化装置及系统的空化特性,探求水力空化强化效应的机制和效果,寻求影响空化强化效应的基本规律,本论文就此开展了如下研究工作: (1)设计建立实用有效的水力空化实验装置,利用几种不同的多洞孔板空化发生器,对水力空化装置及系统的空化特性进行了试验研究。多洞孔板的水力特性试验结果表明:增大多洞孔板的进口压力,可以增加多洞孔板的流量,从而提高孔内的平均流速,降低空化数,增强空化效果;多洞孔板下游的最大恢复压长度L=17.5dn(dn为管直径)。 (2)亚甲基蓝分光光度计法,能够成功地捕捉到水力空化产生的羟自由基,是定量检测水力空化羟自由基简便易行的有效方法。 (3)空化程度随空化数的减小而增强。 (4)对于不同的多洞孔板在水力空化系统中存在着最佳几何参数(如孔数、孔径、面积比、板厚等)和最佳的操作运行参数(进口压力、恢复压力、流量等),通过控制孔板的几何参数和操作运行参数可以调节出较优工况。