水力空化技术
水力空化技术的研究进展
（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｉ ｆ ａ ｎ ｇ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｆ ｏ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ １ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
2空化的形成从物理学知道在温度不变条件下如果忽略形成小气泡时表面张力的微小作用当液流局部的绝对压力降低到当地温度下的饱和蒸汽压力时液体内部原来含有的小气泡将迅速膨胀在液流内部形成含有水蒸气或其他气体的空泡从而产生空化现象
第４ 卷 第ｌ ２ 期
２ ０ １ ３年 ｌ ２月
黑龙江科学
ＨＥＩ ＬＯＮＧＪ Ｉ ＡＮＧ Ｓ Ｃ Ｉ ＥＮＣＥ
ｏ ｃ ｃ ｕ Ｉ Ｔ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｃ ａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ，ｉ ｔ ｉ ｓ ｈ ａ ｒ ｍｆ ｕ ｌ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ｏ ｆ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ ．Ｂ ｕ ｔ ｗ ｅ ｃ ａ ｎ ｕ ｓ ｅ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｃ ａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｔ ｏ ｃ ａ ｒ ｒ ｙ ｏ ｕ ｔ ａ ｌ ｌ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｂ ｏ ｄ ｙ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇ， ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ，ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ，ｓ ｅ ｗ ａ ｇ ｅ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ｏ ｎ， ｆ ｏ ｒ
水动力空化技术在污水处理的应用研究进展
水动力空化技术在污水处理的应用研究进展摘要：由于大量的生活污水和工业废水的排放，水污染已成为一个严重的问题，寻求先进的水处理方法，提高工作效率和经济效益是至关重要的。
水动力空化技术作为一种绿色高效的污水处理手段，受到广泛关注研究。
本文综述了水动力空化用于污水处理的作用机制及其对微生物污水、染料废水等不同类型污水的处理效果。
最后，对水动力空化技术在水处理中的未来发展提出了建议。
关键词:水动力空化，绿色高效，污水处理1.概述由于大量的生活污水和工业废水的排放，水污染已成为一个严重的问题。
来自纺织、制药、农药和石油化工等行业的废水中含有大量的有机化合物，如纺织染料、芳香族化合物、氯代烃和酚类化合物。
这些化合物是难降解的或有毒的，如果废水处理不当，会对人体和水环境造成很大的污染。
因此，寻求先进的水处理方法，提高工作效率和经济效益是至关重要的。
19世纪以来，蒸汽机械得到了广泛的应用。
当螺旋桨的速度增加到一定程度时，船的速度并没有相应增加。
一些蒸汽机船的螺旋桨转速也降低了。
对于这种现象，巴纳比和帕森斯首先提出了“空化”[1]，其中提到了水动力空化。
水动力空化是指当流体的局部压力低于饱和蒸汽压时，在液体中形成空化泡、增长、坍塌的过程。
气泡破裂过程会产生温度和压力的急剧上升，这对水利机械产生影响[2]，如叶轮的损坏，机械的振动加剧和性能下降。
而利用空泡破裂产生的高温高压液体环境，可以强化各种化学和物理过程。
而且与超声空化、光致空化其他两种空化方式相比，水动力空化具有更高的空化效率和更低的能耗。
而且在实际应用中更容易实现，具有绝对的经济优势。
因此，水动力空化技术更适合水处理行业。
随着现代工业的快速发展，水动力空化成为一种经济高效、无消毒副产物的水处理方法，受到了广泛研究。
此外，也证明了它是可行的。
本文综述了水动力空化的方法及其对不同类型污水(微生物废水、染料废水和其他工业废水)的处理效果。
阐述了空化、气泡破裂的影响及水处理机理。
水力空化技术降解有机废水的试验研究
水力空化技术降解有机废水的试验研究乔慧琼(内蒙古草原勘察规划院,内蒙古呼和浩特 010010) 摘 要:本文采用水力空化技术的新方法降解水体中的有机污染物苯酚及二甲苯。
试验研究了循环时间、苯酚初始浓度、二甲苯初始浓度等因素对降解率的影响以及水温、pH值随循环时间的变化。
结果表明:苯酚、二甲苯的适宜初始浓度分别为28～38mg/L、2.9～3.6mg/L,水力空化技术适宜于处理微污染水;苯酚、二甲苯的降解率随循环时间呈线性关系,具有一级反应动力学特征;随循环时间的延长,废水的pH值可升高1个pH,水温增加18℃后趋于稳定,水温的升高会影响到苯酚、二甲苯的降解率。
关键词:水力空化;降解;苯酚;二甲苯;废水 中图分类号:T Q085+.41 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)13—0121—02 水力空化技术是近年来发展起来的一种降解有机污染物的处理方法。
它用于治理废水中难降解的有机污染物,具有反应装置简单、处理效果较好、能耗相对少、操作方便、维护费用低、易实现工业化等优点[1～4],具有良好的应用前景。
本实验选择含苯酚、二甲苯废水作为处理对象,选择空化效果较好的孔板,将进口压力控制在14mH2O,对废水中的苯酚、二甲苯的降解规律及废水的水温、pH值随循环时间的变化作了一定的研究。
1 实验方法称量一定量的苯酚,量取一定量的二甲苯,在水箱内加入190L水,配制成一定浓度的含苯酚、二甲苯废水。
选取水力空化效果较好的孔板(33,2,4),将进口压力控制在14mH2O。
开启水泵,定时取样进行分析。
2 结果和讨论2.1 循环时间对降解率的影响经试验,苯酚及二甲苯的降解率随循环时间的延长而增加。
210min后,苯酚的降解率达50.4%,二甲苯的降解率达54.9%。
分析认为:当水流产生空化后,空化泡进入正压区时溃灭。
在其周围极小的空化范围内产生出1900～5200K高温和超过5.065×107Pa的高压[5],会使水溶液产生大量OH和H 等自由基,在水溶液本体内部和空化泡的气-液界面处形成高氧化氛围,易挥发的苯酚和二甲苯易于进入空化气泡内部发生高温热解反应或受OH和H自由基攻击产生易被降解的中间体,并进一步被氧化分解成CO2和H2O等,从而达到降解的目的。
水力空化技术及其对压载水的预处理
船舶SHIP &BOATVol.22No.4August ，2011第22卷第4期（总第130期）2011年8月［船舶轮机］水力空化技术及其对压载水的预处理刘亮陈黄骞吕伟（上海海事大学商船学院上海201306）［关键词］空化；空泡；孔板［摘要］针对水力空化技术进行了全方位的阐述，包括空化的产生、发展及溃灭的过程，以及空化产生的机理及其应用，并设计制作了一套用于处理船舶压载水的水力空化发生装置。
［中图分类号］U664.8［文献标志码］A［文章编号］1001-9855（2011）04-0038-04Hydrodynamic cavitation technology and its preprocess on ballast waterLIU Liang CHEN Huang-qian LUI Wei（Merchant Marine College ，Shanghai Maritime University ，Shanghai 200135，China ）Keywords ：cavitation ；bubble ；orifice plateAbstract ：An overall explanation of hydrodynamic cavitation technology which includes the cavitation occurrence ，develop and collapse ，as well as its mechanism and application is described in this paper ，a set of hydrodynamic cavitation generator is built up for ship ballast water.［收稿日期］2011-03-15［作者简介］刘亮（1986-），男，汉族，硕士研究生，主要研究方向：船舶辅机工程。
《水力空化联合光催化技术对盐酸多西环素的去除效果及机理研究》
《水力空化联合光催化技术对盐酸多西环素的去除效果及机理研究》一、引言随着工业化的快速发展，水体污染问题日益严重，其中抗生素类污染物的排放已成为一个亟待解决的问题。
盐酸多西环素（Doxycycline hydrochloride，DHC）作为一类广谱抗菌药物，其在水环境中的积累对生态系统和人类健康构成了潜在威胁。
因此，研究有效去除水中盐酸多西环素的技术具有重要意义。
近年来，水力空化技术与光催化技术的联合应用在污水处理领域展现出良好的应用前景。
本文将就水力空化联合光催化技术对盐酸多西环素的去除效果及机理进行深入研究。
二、水力空化技术与光催化技术概述水力空化技术是一种利用水流的高速运动产生局部高压和真空的物理过程，这种过程可以产生强烈的剪切力和冲击力，从而对水中的污染物进行破碎、剥离和溶解。
而光催化技术则是利用光催化剂在光照条件下催化降解有机污染物的一种技术，其原理是通过光激发催化剂产生电子-空穴对，进而与水中的氧气和氢氧根离子反应生成活性氧物质，对有机物进行氧化降解。
三、水力空化联合光催化技术对盐酸多西环素的去除效果本研究采用水力空化技术与光催化技术联合应用，对含盐酸多西环素的水样进行处理。
实验结果表明，联合技术的应用能够显著提高盐酸多西环素的去除效果。
在适当的实验条件下，水力空化与光催化技术的协同作用可以实现对盐酸多西环素的高效降解，降解率达到90%四、水力空化联合光催化技术去除盐酸多西环素的机理研究在深入研究水力空化联合光催化技术对盐酸多西环素的去除效果的同时，我们也对其作用机理进行了深入探讨。
首先，水力空化技术利用水流的高速运动产生的强烈剪切力和冲击力，将大分子有机物如盐酸多西环素破碎成小分子，使其更易于被光催化技术所降解。
其次，光催化技术通过光激发催化剂产生电子-空穴对，这些电子-空穴对在催化剂表面与水中的氧气和氢氧根离子反应生成活性氧物质（如羟基自由基和超氧自由基等），这些活性氧物质具有极强的氧化能力，可以有效地将小分子的盐酸多西环素进行氧化降解。
水利空化
水力空化的动力学基础
• 水中存在很多含有气体或蒸汽的小气泡级 固体微粒等异相介质 • 气核的存在是形成空化的基础. • 气核形成理论 • 空泡的发育 • 空泡的油灭 • 临界状态
影响水力空化的因素
液体的温度： • 液体温度越高, 对空化的产生越有利, 但是温 度过高时,空化减弱。 • 一般水溶液的温度在40 ℃ • 有机溶剂40℃ —75 ℃ 之间
水利空化
（hydrodynamic cavit介
• 空化就是当液体内部局部压力降低于液体的饱和蒸汽压时， 在液体内部或液固交界面上蒸汽或气体的空穴（空化泡） 的形成、发展和溃破的过程。 超声空化效应、水力空化效应、光空化效应、粒子空化效 应 用射流和涡流空化效应技术 羟基自由基 克拉波罗方程PV=NRT 高温、高压、高流速、温度变化速率大
• • • • •
空化的发展
• 空化作用一般包括3 个阶段: 空化泡的形成、 长大和剧烈的崩溃 • 初始空化 • 片状空化 • 超空化
水力空化去污的机理
• 未溶解的气核 • 羟基自由基的氧化 • 在空泡溃灭时的高温高压作用下, 金属晶粒间形成 热电偶, 冷热端间的电位差对污染物质起电解作用, 从而去除水中染物。
展望和问题
• 反应装置简单、运行和管理费用低、大规 模化投人运行相对容易、空化装置更为经 济、空化效果更为理想等. • 水力空化处理废水的机理没有深人探讨; 目 前实验研究的规模较小, 主要在实验室进行 小型的试验, 存在着空化器放大的问题等. • 将水力空化技术工程化和产业化
影响水力空化的因素
液体物性的影响： • 饱和蒸汽压强的影响 • 表面张力的影响 • 液体粘性的影响 • 液体密度及压缩性的影响
影响水力空化的因素
水力空化技术在废水处理中的研究与应用进展
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水力空化技术在废水处理中的研究与应用进展
摘要：在介绍水力空化技术的概念、特点和降解机理的基础上,综述了近年来国内外水力空化技术的研究与应用最新进展,提出了水力空化技术的.发展方向. 作者：魏群肖波 WEI Qun XIAO Bo 作者单位：魏群,WEI Qun(华中科技大学,环境科学与工程学院,湖北,武汉,430074;湖南城市学院土木,工程学院,湖南,益阳,413000) 肖波,XIAO Bo(华中科技大学,环境科学与工程学院,湖北,武汉,430074)
期刊：中国给水排水 ISTICPKU Journal： CHINA WATER & WASTEWATER 年，卷(期)： 2007, 23(2) 分类号： X703.1 关键词：废水处理水力空化降解机理。
水力空化流程
实验流程
1. 建议比例1:4（海藻：海水）每次实验的海水量应大于200L ，保证泵的正常工作，海水的配制应分批量配制，以保海水的纯净，实验结果的准确度受其影响较大。
2 注意事项：清洗进水管道 检查水是否可以自由通过。
冲洗时间以10分钟左右为好，防止海水对仪器的腐蚀。
3 注意事项：保证海藻混合均匀且随即取样。
取样点应靠近中层面波动为宜，靠上藻类较少，靠下杂质较多影响实验结果。
4 注意事项：泵必须充满传输液体才可以启动。
在倒灌系统中给泵灌水。
首先关闭泵出口阀门，打开泵头上的螺堵，慢慢往进水口灌水，直到稳定的水流涌出排气螺堵。
在保持进水口完全充满水的情况下把管路放进水柜1里面
5 压力探头接好电脑
USB 端，流量计接好电源即可，并调试好流量计以及打开差压变送器软件。
6
7 注意事项：相关参数的设定需满足装置正常运行的数值 电机功率<=4kw 每小时不超过100次启动 电机功率>4kw 每小时不超过20次启动 泵需定期检查 参照使用说明p38
8
9
注意事项：稳定参照出水的流速以及水流截面。
（流量计的显示度数是标定水流稳定程度的参照。
）
10 注意事项：在水柜2
开始取样之后马上读取流量计的显示度数，并同时记录下差压变送器两端的压力示数。
重复三次后停止软件的运行并将数据进行保存、整理。
11
注意事项：由于是海水，会对仪器有较大的腐蚀，建议每次做完之后保证自来水冲洗管路10分钟以上，防止管路的不清洁对余下实验的影响
12。
水力空化技术在农村污水处理中的应用研究
HEBEINONGJI摘要:相对于城市污水几乎全部进入污水处理厂进行处理，农村污水的处理一直是一大难题，传统的城市污水处理方案很■难在农村得到应用。
因此急需一种适合在农村应用的污水处理方案，本文探讨一种采用水力空化技术的污■水处理方案，由于其设备模块化、运行费用低、剩余污泥量少、管理简单方便等特点，主要成为适于农村污水处理的一种方案。
关键词：水力空化；多孔板;污水处理；污泥水力空化技术在农村污水处理中的应用研究冯中营'王子荣2王烽宇2刘美琴2柴立臣'马淼'宁健'赵婷婷，1、太原工业学院理学系2、山西卫安环保科技股份有限公司引言随着社会和经济的发展，城市和农村的污水产出量越来越多,江河湖泊也遭遇到富营养化等问题，水资源的污染是不可忽视的问题。
之前的农村水体基本可以通过自然净化，而现代农村也越来越需要引入污水处理设备，以便使农村污水在排放前得到有效的处理，保护农村优美的环境。
空化是一种复杂的物理现象,空化产生的瞬间高温、高压可以有效地促进污水处理，水力空化作为一种低能耗的空化方式已经得到越来越广泛的推广应用。
本文主要探讨水力空化技术在农村污水处理中的应用。
1水力空化空化为液体内发生的一种复杂的物理现象，当液体内某一局部的压强降低时，在液体内部将出现空化气泡的形成、发展和溃灭的过程。
利用空化处理污水为现代兴起的一种污水处理方案,产生空化的方法有超声空化、水力空化、光空化、粒子空化等，其中研究最为广泛的为超声空化，但超声空化的能耗高、处理量少，极大地限制了超声空化的应用与发展。
水力空化具有处理量大，能耗低的特点，因此在实际污水处理过程中具有很大的优势及应用前景佔。
当液体中的压强分布不均匀，具有高压区与低压区时，便会产生水力空化的空化泡，当空化泡溃灭时在其周围会产生异常的超高温度和超高压强，高能量能够破坏物质的化学键从而使得水分子产生高活性的轻自由基和氢自由基，这些自由基具有极强的化学活性；伴随空化效应的冲击流作用和微射流作用在液体中产生巨大的扰动，有利于化学反应充分进行；瞬间高温效应也能破坏分子的化学键日。
水力空化论文：水力空化及CFD数值模拟
【中文摘要】空化是由于液体中的局部低压(低于相应温度下该液体的饱和蒸汽压)使液体汽化而引发的微气泡(或称气核)爆发性生长而后又溃灭的现象。根据空化产生的方法一般可以分为四种类型:声空化,光空化,粒子空化和水力空化。其中,水力空化现象发生在很多场合,例如在管径急剧变化的管道中和水力机械中。水力空化发生时伴随空化泡溃灭瞬间产生的能量释放,可以实现过程的强化。为了探究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:设计建立实用有效的水力空化实验装置;根据计算流体力学理论,用CFD软件FLUENT对空化流场进行数值模拟;采用空化自由基捕捉方法,定量检测水力空化羟自由基;在此基础上,研究了孔板、孔板—液哨型组合空化器及尾涡旋转空化器的各种参数对空化自由基产量的影响,以寻求最佳空化条件。研究结果表明:(1)在FLUENT中,可以采用标准k ??模型和空泡动力学模型对孔板式水力空化器进行数值模拟,模拟结果表明:当出口压力一定时,入口压力越大,空化强度越剧烈;增加孔径及小孔个数使空化强度减弱;增大液体密度和粘度使空化强度减弱;增大液体初始含气量使空化强度先增大后减小;(2)利用亚甲基蓝溶液能够成功捕捉水力空化产生的羟自由基,然后可以采用紫外分光光度计定量检测空化羟自由基;(3)孔板式水力空化器的空化效应随入口压力的增大而增强;孔径及小孔个数增加,空化效应减弱;流量相同的情况下,空化效应随孔板比周长的增加而增强。(4)孔板—液哨型组合空化器的空化效应随空化数减小而增强;入口压力增大,空化效应增强;与单孔孔板相比,加入悬臂式簧片哨后的组合水力空化器空化效应明显增强,最大可提高26.7%,且簧片尖端到孔板距离较短、簧片自由端较短时,·OH产量更高,空化效应更剧烈。(5)尾涡空化旋转发生器的空化效应随入口流量的增加而先增大后减小,即流量存在一个最佳值使空化效应最强。
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水力空化技术
水力空化技术是一种利用高能的水流将水中的空气分离出来的技术。
它的原理是利用高速流动的水流通过急流弯、重力掏槽、水轮机、喷射器等装置，将水流中的空气通过高压、高速、高剪切力的作用强制分离出来，从而获得空气和水的混合物。
水力空化技术的基本流程是：水由输水管道输送至水力空化装置，经过高速流动和急流弯后水流发生强烈的旋涡和水气混合。
在此过程中，水表面张力和气液表面张力的影响下，水中的微小气泡随着水流被抛射和剪切，逐步变大，最终分离出水体。
经过分离后，空气进入空气孔道排出，水则流出水口。
1. 高效节能。
水力空化技术相较传统的物理和化学处理方式，无需添加外部材料和能源，仅依靠水的动能和压力就可以完成空气的分离，实现高效的节能效果。
2. 操作简便。
水力空化技术无需复杂的设备和操作流程，只需要一个可靠的装置，操作人员可以轻松掌握技术的操作方法，并且可以根据实际需求进行调节。
3. 适用性广泛。
水力空化技术可以应用在各种工业和民用领域，如污水处理、饮用水净化、矿山废水处理等，具有广泛的适用性。
4. 环境友好。
水力空化技术不会产生二次污染，处理后的水质符合国家环保标准，对环境没有负面影响。
目前，水力空化技术在国内外已经广泛应用，并且取得良好的效果。
在我国的污水处理和饮用水净化领域，利用水力空化技术可以有效地提高处理效率和降低能耗，是一种值得推广和应用的技术。