环形狭缝型旋转式水力空化器的空化特性与降解能力

为了开发新型高效的有机污水处理方式,探究新型旋转式水力空化器的空化特性,该研究综合高速摄影技术和压力脉动测试技术对环形狭缝型旋转式水力空化器在不同流量工况下的内部空化特性进行试验研究,并选取亚甲基蓝作为降解试剂,分析该空化器对难降解有机物的降解能力。试验结果表明,空化器内部存在4种空化形式:环形狭缝结构前缘空化、盲孔内空化、盲孔后缘空化以及环形狭缝结构后缘空化,且盲孔内空化和环形狭缝结构后缘空化占据主导;环形狭缝结构后缘空化存在明显的准周期性生长、脱落和溃灭过程,其演变准周期约为1.78 ms,导致蜗壳出口压力脉动离散特征明显;空化器在各流量工况下具有良好的输送性能,且随着流量的增大,经历了初生空化到云状空化的转变,当流量增大至36 m^(3)/h时,空泡团在周向的最大长度约为26 mm,在径向的最大宽度约为14 mm,当流量增大至37.5 m^(3)/h时,狭缝前缘空化沿着周向展开,形成“V”型空化覆盖部分盲孔,空化器内部空化程度明显加剧,蜗壳出口压力脉动主频(叶频)幅值增大,宽频脉动增强;空化器对亚甲基蓝的有效降解存在最佳流量工况和最佳溶液初始浓度,即当流量工况为36 m^(3)/h,溶液初始浓度1.5 mg/L时,在该条件下,空化器对亚甲基蓝的降解能力最强。该研究对于难降解农业有机污水处理具有一定的参考意义。

水力空化技术的研究进展

水力空化技术具有低运行成本、高效率等优势,广泛应用于废水处理及重油减黏等领域。空化发生器的结构特性直接影响空化效果。文丘里管型的管径、喉径、喉长等与空化效果有关,其内部螺旋流动会引起局部压力损失。孔板型孔径、孔间距直接影响空化效果,结构简单但易堵塞。旋转式空化反应器能运输流体,但大规模生产能耗高,其定子、转子间距及形状影响空化效果。通过研究空化发生器的结构特性,将为相关领域提供创新解决方案。