[發(fā)明專利]一種在線寬頻超聲波污水處理裝置

有效

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• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101786691A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 閆正;李慶;楊敬偉;孫宏麗;閆其年;劉志強
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: C02F1/36
• 分類號: C02F1/36
• 代理公司: 石家莊匯科專利商標事務所 13115
• 代理人: 王琪

技術領域

本發(fā)明涉及一種在線寬頻超聲波與臭氧協(xié)同處理污水的裝置，屬于污水處理設備技術領域。

背景技術

近年來，隨著聲化學的興起，功率超聲作為污水處理的一種新興手段已經(jīng)得到了應用，其降解條件溫和，降解速率快，適用范圍廣，尤其是對工業(yè)廢水中的有機物的降解非常顯著，對有機物的處理更直接，且沒有二次污染。

超聲波對有機污水的降解作用，主要源于其聲空化效應。即在較大的聲強作用下，在聲波負壓相內，空化泡迅速擴大，隨之在聲波正壓相作用下，被迅速壓縮至崩潰，空化泡崩潰時，形成局部熱點，其溫度T_max可達5000K以上。壓力達50MPa持續(xù)數(shù)微秒以后，熱點隨之冷卻，并有強大的沖擊波產(chǎn)生；聲空化反應時空化泡崩潰的瞬間產(chǎn)生的高溫高壓還可以使H₂O分解為H·和·OH自由基。在這極端條件下污水產(chǎn)生裂解反應等，從而使難降解高分子有機物轉化為小分子的有機物或相應的無機物。通常易于揮發(fā)的有機物主要發(fā)生熱解反應，極類似燃燒化學反應，使其徹底降解；不宜或難揮發(fā)的有機物主要發(fā)生自由基反應。超聲降解的機理主要是熱解反應和氧化反應兩種類型。

近年來，將超聲波應用于污水處理技術已經(jīng)有了一些專利和文獻報道，一致認為單一的超聲波方法和單一的超聲波頻率處理效果不理想。因此基于超聲波與其它方法協(xié)同處理或采用多頻超聲波處理污水的方案已經(jīng)屢見不鮮，如超聲-臭氧處理，超聲-磁場處理等方法以及中國專利200710067464.4公開的“綜合運用混頻超聲與臭氧處理污水的方法”。由于污水的種類繁多，污水的成分以及污染物的濃度隨時受到生產(chǎn)、環(huán)境條件的變化而變化，確定一個或幾個最佳頻率點很困難，而超聲波的頻率還取決于換能器幾何結構。因此，有針對性選擇最佳頻率不切合實際，或為了增加頻率點，會造成換能器的種類、數(shù)量多、成本過高而難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種頻帶寬、適應范圍廣、高效且經(jīng)濟實用的超聲波污水處理裝置。

解決上述技術問題的技術方案是：

一種在線寬頻超聲波污水處理裝置，它由反應器，沉降罐，變頻管組成，變頻管安裝在反應器中并高出反應器中污水的液面，變頻管的軸線與反應器的軸線重合，在變頻管中部外圓周與反應器內壁之間安裝有干涉板，干涉板上均布衍射圓孔，變頻管的下端安裝一個射流噴嘴，射流噴嘴通過進液管與反應器外部的噴射器連接，噴射器與高壓水泵連接，反應器的底部為平面反射板，平面反射板上安裝高頻換能器和低頻換能器，沉降罐環(huán)繞安裝在反應器的圓周，反應器的下部和中部分別有回流口和溢流口與沉降罐連通，沉降罐的上部有出水口。

上述在線寬頻超聲波污水處理裝置，所述的反應器的上端為半球形封頭，半球形封頭內安裝圓錐形導流罩，同時在半球形封頭上安裝排氣閥，反應器的下端為聚焦罩，聚焦罩與底部的平面反射板相連接。

上述在線寬頻超聲波污水處理裝置，所述安裝在平面反射板上的高頻換能器和低頻換能器的個數(shù)為2-4個，超聲波頻率范圍為2MHZ-20KHZ。

上述在線寬頻超聲波污水處理裝置，所述變頻管的內徑大于低頻換能器波長λ；反應器的內徑為低頻換能器波長λ/2的整數(shù)倍；干涉板上的衍射圓孔孔徑小于最高頻率波長λ，圓孔中心間距為λ/4。

采用這種結構的在線寬頻超聲波污水處理裝置，可以使超聲波頻率改變，具有一定的頻帶寬度和連續(xù)性；同時超聲波在反應器內相互干涉，使超聲波振幅加大，空化效應進一步加強，空化面更加均勻；本發(fā)明還可以使污水霧化后與臭氧、空氣反應更加充分，達到更好的曝氣效果；污水經(jīng)過反復處理，反應更加充分，去污效果更好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為圖1的A-A向視圖。

圖中標記如下：1、聚焦罩2、回流口3、反應器4、沉降罐5、溢流口6、出水口7、半球形封頭8、圓錐形導流罩9、排氣閥10、變頻管11、干涉板12、射流噴嘴13、噴射器14、平面反射板15、低頻換能器16、高頻換能器

具體實施方式

圖中顯示，本發(fā)明由反應器3，沉降罐4，變頻管10組成。

反應器3為圓柱形，它的的上端為半球形封頭7，半球形封頭7內安裝圓錐形導流罩8，同時在半球形封頭7上安裝排氣閥9。反應器3的下部安裝有干涉板11，干涉板11上均布衍射圓孔。反應器3的下端為聚焦罩1，聚焦罩1與底部的平面反射板14相連接，平面反射板14上安裝高頻換能器16和低頻換能器15。