空化
应用领域 - 水净化

水净化

空化技术是水处理领域的一个开创性解决方案--这得益于其高度的环保性和与其他工艺的兼容性。在不使用任何化学添加剂的情况下，它可将减少污染物的效率提高 70%。

利用空化作用进行水净化是基于空化气泡破裂时发生的物理化学过程。局部会产生极高的压力和温度，从而产生热降解和氧化效应。空化过程中产生的剪切力、冲击波和活性自由基具有消毒作用。

与水处理系统集成后，RAPTECHCaviFlow® 在线模块为可持续水净化提供了创新、有效的即插即用解决方案：

有机污染物的氧化降解和污泥处理
破坏细菌、病毒和藻类的细胞结构
破坏乳化油、微塑料或胶体颗粒的稳定性
空化辅助预处理可提高下游工艺的效率
提高曝气效率

典型的空化水处理应用领域包括城市污水处理厂、工业废水、工艺水消毒和游泳池消毒。在石油和天然气工业中，空化技术可用于去除石油或处理炼油废水。

使用 CaviFlow® 在线模块净化水的优势

成本效益

有效降解污染物

不含化学添加剂

比传统工艺更高效

+70%

改进

通过空化作用降解污染物

+30%

相比之下效率更高

与传统方法相比

应用领域

污水处理厂
废水处理厂
工业加工和废水
工艺废水
商业工艺废水
农业加工用水
服务和工艺用水
冷却水和锅炉水
污泥处理
水循环
消毒
饮用水处理
原水处理
市政供水设施
游泳池

CaviFlow® 模块

水处理厂一体化

CaviFlow® 在线模块中的空化技术可高效利用物理效应，对基础设施的要求不高，运行速度快，并且可以以节省空间的方式集成，是一种特别紧凑和节能的水处理解决方案。

反应速率高，反应器结构紧凑

空化气泡崩溃时的极端条件导致反应速度非常快。污染物在几分之一秒内就会被清除。因此，反应器设计紧凑，停留时间短，非常适合移动或节省空间的应用。

利用现有流能

特别是在流体动力空化的情况下（例如使用文丘里喷嘴或空化转子），系统的流能可以利用或由现有泵提供。与其他高级氧化工艺（AOPs）相比，具体的能源需求较低。

可扩展性和模块化

空化系统采用模块化设计，可轻松扩展至大规模应用。与现有管道系统的简单集成最大限度地减少了空间需求。

CaviFlow® 模块

水处理厂一体化

极端的物理条件

CaviFlow® 在线模块在水净化过程中对污染物的分解特别有效，因为空化气泡的崩溃会产生高达 5,000 °C 的温度、几百巴的压力、冲击波和强烈的微湍流。这些极端的物理条件会直接在水中引发高活性过程。

高活性物质（自由基）的形成

水（H₂O）和氧气在空化崩溃过程中发生热分解，也会产生化学自由基，如羟基自由基 (OH)、过氧化氢 (H₂O₂)、超氧阴离子 (O₂) 和臭氧 (O₃)。这些自由基具有极强的反应性，能立即攻击污染物--它们会将 C-H、C=C 和其他有机键拆分成较小的分子，而这些分子通常是无害的。

物理和化学同时攻击

除了自由基的化学攻击外，剪切力和微射流的超快速混合（可破坏微生物的细胞壁）以及冲击波（可击碎颗粒、乳状液或生物膜）也会产生效果。这种组合不仅能确保污染物的化学降解，还能使其物理脱稳或解吸。

CaviFlow® 模块

水处理厂一体化

采用CaviFlow® 在线模块进行空化处理可提高水处理的曝气效率。由于空化场的高动态，空气（或纯氧）和水之间的接触显著增强。与现有的曝气系统相比，在保持相同性能的情况下，可降低能耗要求--这是一项重大优势，尤其是对于能源密集型工艺而言。

通过微气泡提高氧气传输率

空化气泡溃散产生的二次气泡比传统注入的气泡小得多。它们的比表面积更大，上升速度更慢，即停留时间更长，在水中的溶解效率更高。因此，与粗气泡曝气系统相比，氧气输入量明显增加。

微观层面的强化混合

空化产生强大的微湍流和剪切力，促进氧气在整个反应器中的均匀分布。这样，活性污泥中的微生物就能得到更好的供应，同样的降解效果所需的氧气也会相应减少。这进一步优化了耗氧量。

减少总能量需求

随着单位能量氧气输入量的增加，所需的鼓风机输出量（如压缩空气）可以减少，或者现有通风系统的运行效率可以提高。在许多应用中，具体的能源需求（千瓦时/千克氧气）会显著降低。

CaviFlow® 模块

水处理厂一体化

使用CaviFlow® 在线模块进行空化处理时，无需添加任何化学添加剂。它可直接在水中产生氧化剂，如羟基自由基，而无需添加臭氧、氯或过氧化氢等外部化学品。此外，还不需要储罐、加药站和安全基础设施，从而节省了空间和能源。只有在特殊情况下，例如很难降解的物质或工艺优化时，才可以有针对性地结合使用少量试剂。因此，整个工艺过程仍然是资源节约型、环保型和经济型的。