[发明专利]一种在线宽频超声波污水处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线宽频超声波与臭氧协同处理污水的装置，属于污水处理设备技术领域。

背景技术

近年来，随着声化学的兴起，功率超声作为污水处理的一种新兴手段已经得到了应用，其降解条件温和，降解速率快，适用范围广，尤其是对工业废水中的有机物的降解非常显著，对有机物的处理更直接，且没有二次污染。

超声波对有机污水的降解作用，主要源于其声空化效应。即在较大的声强作用下，在声波负压相内，空化泡迅速扩大，随之在声波正压相作用下，被迅速压缩至崩溃，空化泡崩溃时，形成局部热点，其温度T_max可达5000K以上。压力达50MPa持续数微秒以后，热点随之冷却，并有强大的冲击波产生；声空化反应时空化泡崩溃的瞬间产生的高温高压还可以使H₂O分解为H·和·OH自由基。在这极端条件下污水产生裂解反应等，从而使难降解高分子有机物转化为小分子的有机物或相应的无机物。通常易于挥发的有机物主要发生热解反应，极类似燃烧化学反应，使其彻底降解；不宜或难挥发的有机物主要发生自由基反应。超声降解的机理主要是热解反应和氧化反应两种类型。

近年来，将超声波应用于污水处理技术已经有了一些专利和文献报道，一致认为单一的超声波方法和单一的超声波频率处理效果不理想。因此基于超声波与其它方法协同处理或采用多频超声波处理污水的方案已经屡见不鲜，如超声-臭氧处理，超声-磁场处理等方法以及中国专利200710067464.4公开的“综合运用混频超声与臭氧处理污水的方法”。由于污水的种类繁多，污水的成分以及污染物的浓度随时受到生产、环境条件的变化而变化，确定一个或几个最佳频率点很困难，而超声波的频率还取决于换能器几何结构。因此，有针对性选择最佳频率不切合实际，或为了增加频率点，会造成换能器的种类、数量多、成本过高而难以实现产业化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种频带宽、适应范围广、高效且经济实用的超声波污水处理装置。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种在线宽频超声波污水处理装置，它由反应器，沉降罐，变频管组成，变频管安装在反应器中并高出反应器中污水的液面，变频管的轴线与反应器的轴线重合，在变频管中部外圆周与反应器内壁之间安装有干涉板，干涉板上均布衍射圆孔，变频管的下端安装一个射流喷嘴，射流喷嘴通过进液管与反应器外部的喷射器连接，喷射器与高压水泵连接，反应器的底部为平面反射板，平面反射板上安装高频换能器和低频换能器，沉降罐环绕安装在反应器的圆周，反应器的下部和中部分别有回流口和溢流口与沉降罐连通，沉降罐的上部有出水口。

上述在线宽频超声波污水处理装置，所述的反应器的上端为半球形封头，半球形封头内安装圆锥形导流罩，同时在半球形封头上安装排气阀，反应器的下端为聚焦罩，聚焦罩与底部的平面反射板相连接。

上述在线宽频超声波污水处理装置，所述安装在平面反射板上的高频换能器和低频换能器的个数为2-4个，超声波频率范围为2MHZ-20KHZ。

上述在线宽频超声波污水处理装置，所述变频管的内径大于低频换能器波长λ；反应器的内径为低频换能器波长λ/2的整数倍；干涉板上的衍射圆孔孔径小于最高频率波长λ，圆孔中心间距为λ/4。

采用这种结构的在线宽频超声波污水处理装置，可以使超声波频率改变，具有一定的频带宽度和连续性；同时超声波在反应器内相互干涉，使超声波振幅加大，空化效应进一步加强，空化面更加均匀；本发明还可以使污水雾化后与臭氧、空气反应更加充分，达到更好的曝气效果；污水经过反复处理，反应更加充分，去污效果更好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A向视图。

图中标记如下：1、聚焦罩2、回流口3、反应器4、沉降罐5、溢流口6、出水口7、半球形封头8、圆锥形导流罩9、排气阀10、变频管11、干涉板12、射流喷嘴13、喷射器14、平面反射板15、低频换能器16、高频换能器

具体实施方式

图中显示，本发明由反应器3，沉降罐4，变频管10组成。

反应器3为圆柱形，它的的上端为半球形封头7，半球形封头7内安装圆锥形导流罩8，同时在半球形封头7上安装排气阀9。反应器3的下部安装有干涉板11，干涉板11上均布衍射圆孔。反应器3的下端为聚焦罩1，聚焦罩1与底部的平面反射板14相连接，平面反射板14上安装高频换能器16和低频换能器15。