[實用新型]一種超聲波復合水處理設備

有效

• 申請號: 201922164864.8
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN211311186U
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 陳永昌;熊成雷;馬重芳
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F5/02;C02F1/36
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本實用新型提供一種超聲波復合水處理設備，通過超聲波處理技術配合離心分離作用、沉淀作用和過濾作用達到降低水硬度的目的。本實用新型由超聲波處理段、沉淀段、凈化段和一套超聲波發生裝置組成。超聲波發生裝置設置在超聲波處理段筒體的頂部；超聲波處理段內壁設有雙線粗螺紋，在超聲波處理段的圓柱筒壁上部設有進水口，在沉淀段底部設有排污口，凈化段內設有阻流板和過濾腔，凈化段頂端設有出水口。本實用新型利用超聲波處理技術促使硬水中的致垢成分析出，利用離心作用、沉淀作用和過濾作用分離水垢，能有效降低水的硬度。本實用新型無任何轉動部件，操作簡單，效果顯著，可以廣泛地運用于冶金、發電、化工和環保等領域。

技術領域

本實用新型涉及一種水處理設備，尤其是一種利用超聲波處理技術降低水硬度的水處理設備。

背景技術

在工業生產過程中，換熱器和鍋爐等各種用水設備的內部結垢問題嚴重影響傳熱效率，帶來嚴重的能源浪費和經濟損失。這些污垢主要為結晶垢，即由于水中致垢成分如鈣離子、鎂離子經過化學反應產生的無機垢。若對有一定硬度的水進行技術預處理，去除易致垢成分，有效地降低水的硬度，將避免設備結垢問題產生的不良影響。現有的阻垢水處理技術主要有化學和物理方法。其中化學阻垢方法主要有軟化法、酸處理法、碳化穩定法、添加阻垢劑等，但化學方法存在費用高、防垢作用單一、時效短、對設備腐蝕嚴重和容易對環境造成污染等缺陷。物理阻垢方法主要有電、磁和超聲波處理技術等，具有效果顯著、使用簡單、成本低等特點。本設備利用超聲波處理技術實現阻垢效果。

超聲波在液體的傳播過程中，會伴隨產生各種效應，包括空化效應、機械效應、熱效應、活化效應等，對硬水的各種分子和離子微觀性質產生影響,進而影響致垢成分的析晶過程。所謂超聲空化效應是指空化泡的一系列動力學過程。較高強度的超聲波通過液體，當超聲波的波形在負壓周期且負壓值高過液體內部靜壓強時，存在于液體中的空化泡就會迅速長大，進入下一個正壓周期時，這些長大的空化泡由于壓力變化會在極短的時間內崩潰。空化泡崩潰的過程伴隨著高溫和高壓，由于崩潰在極短的時間和極小的空間內發生，于是過程中溫度變化速率極高，并伴隨產生強烈的沖擊波和強大的微射流。機械效應是指由于超聲波在容器壁和附著在容器壁上的污垢中的傳播速度不同而在兩者間形成剪切力的現象，這種剪切力有利于剝除附著在容器壁上的污垢。熱效應在宏觀上表現為液體的溫度升高，這是由于超聲波引起的振動可以增加液體中各分子的動能和勢能。活化效應是伴隨空化效應產生的，空化泡崩潰時產生的高溫高壓環境能使水分子裂解生成羥基自由基，羥基自由基在溶液中會生成雙氧水，使溶液的活化能力提高。

在以上幾種效應的共同影響下，縮短了致垢成分的成核誘導期，促進微小晶核的生成，抑制壁面處的成核和成長，即促進硬水中的致垢成分析出并懸浮在水中。進一步將析出的晶體從水中分離，即可達到降低水硬度的目的。

發明內容

本實用新型的目的在于利用超聲波水處理技術降低工業用水的硬度，消除用水設備中的結垢現象帶來的不良影響，保持工業設備的穩定運行。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：一種超聲波復合水處理設備，包括超聲波發生裝置、超聲波處理段、沉淀段和凈化段。其中，超聲波發生裝置由超聲波發生器、超聲波換能器、變幅桿和工具頭組成；超聲波處理段由圓柱筒和圓臺筒拼接而成，圓柱筒在上，圓臺筒在下，且圓臺筒的小底面朝上，在圓柱筒壁的頂部位置通入進水管道，在圓臺筒筒壁設有出水口；沉淀段由圓柱筒和圓錐筒拼接而成，圓柱筒在上，圓錐筒在下，在圓錐筒底部中央位置設有排污口，由排污口接出的排污管道上設有閥門；凈化段是一根豎直管道，管道底部為錐筒，上部為圓柱筒，底端中央位置設有進水口，頂端中央位置設有出水口，從出水口接出的出水管道上設有閥門。使用一根斜管連接超聲波處理段的出水口和凈化段的進水口。

上述超聲波復合水處理設備中，所述超聲波處理段進水管道沿圓柱筒壁切線方向通入筒體，使得水在進入筒內后在離心作用下螺旋流動。