[实用新型]将超声波波能应用于悬浮物加速沉淀的装置

说明书

所属技术领域

本实用新型属于水处理工艺领域，它可用于各类自来水厂、污水厂沉淀处理工艺，也可用于其他的水处理沉淀工艺，如河道水、游泳池水净化等的沉淀工艺。它是在待沉淀水中，利用超声波发出高频波振使之产生加速度振幅，从而使悬浮物加速下沉的装置。

背景技术

沉淀技术是现代水处理工艺中的重要一环，而传统的沉淀工艺是将原水加药混合反应后注入沉淀池，使加大的悬浮物分子团以自然重力的方式沉淀。它的缺点是：需要时间长，从而导致池的表面积及体积都必须很大。在现代自来水厂及污水厂中沉淀工艺的构筑物都是主要设施，这无论从占地面积、固定资产投资还是从运营维护费上讲均是如此。近些年来给排水专业人员针对沉淀池的工艺也进行了一些改造，如斜管沉淀池、斜板沉淀池、加砂高速沉淀池等，都是为了解决沉淀时间过长的问题，但这些都是在原有自然重力式沉淀池的基础上以改变水流形式等水力学的一些特性以及由外加一些大比重媒质(如砂)挟裹携带悬浮物加速沉淀的方法，这些技术无疑都是在沿用着传统的以自然重力沉淀技术为基础的思路。将超声波波能应用于水处理工艺中悬浮物加速沉淀的装置，是利用超声波波能施加在沉淀池水面上，给水中施以超声的高频率、一定声强度的声波——亦即超声波，其所产生的波振可使加速度振幅增加至几十倍(甚至更大)的重力加速度，同时还可将媒质中的压强有所增加，它将极大的加快悬浮物的沉淀速度，从而将大大压缩沉淀池的容积、相关设备的投入等固定资产投资及运行费用。

发明内容

本案是利用声波(超声波是声波的特例)的一个重要特性，即声波传播到媒质中的某处时，该处原来不动的质点开始振动，因而具有动能，同时该处的质点也将产生变形，因而也具有势能。波动传播时，媒质由近而远地一层接着一层的振动，由此可见能量是逐层地传播出去的，在此过程中，随着超声波加速度振幅的大幅度提高，使水中悬浮物加速下沉。此为本案研发的基本理论。

超声波是被现代科技中广泛应用的一项技术，利用超声波可使原有许多难以解决的技术问题超其想象的得到完美解决，迄今为止有些超声波能够解决的问题用物理学理论都难以解释。

声波的传播分为两种基本类型，即横波和纵波。质点在振动方向和波的传播方向相互垂直，称为横波；质点的振动方向和波的传播方向相互平行，称为纵波。声波的传播是由媒质的弹性模量引起的，固体中能够产生切变、容变、长变等各种弹性变形，所以固体中既能传播与切变有关的横波，又能传播与容变或长变有关的纵波。液体和气体只有容变弹性，在液体和气体内部只能传播与容变有关的弹性纵波。对于声波的传播而言，水是一种液体传播媒质，所以声波在水中的传播只能以纵波的形式进行传播。

本案是利用超声波具有优良的传播方向性、在媒介中有良好的穿透性及在水中是以与传播方向一致的纵波形式进行传播的等理论基础上进行深入研究的，在进一步研究超声波的传播性质时，涉及理论上相关的参数有：声强I(W·m^-2)；媒质密度ρ(kg·m^-3)；频率v(Hz、kHz)；圆频率ω；A振幅(m)；c声速(m·s^-1)；a_m加速度振幅(m·s^-2)；p_m声压振幅(N·m^-2)。