[实用新型]一种超声波气浮一体化水处理设备

说明书

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种超声波气浮一体化水处理设备。

背景技术

近年来我国大部份湖泊和水库水质日益恶化，春夏季高藻频发，水中藻类数常达数千万个/米³，高的甚至达上亿个/米³；有些航运河道漏油形成的水面油性污染也很严重，城市自来水厂常规处理工艺受此类污染影响极大，出水水质难以达标。因此，在常规水处理工艺前必须增加一道预处理工艺，降低藻类污染负荷，去除飘浮油类物质，减少常规处理灭藻除油药剂投加量，提高常规工艺处理能力，消除藻腥味和污油味。藻类和油滴颗粒细小，常半漂浮在水中，传统的混凝沉淀工艺很难有效去除藻类和乳化油，需要采用气浮工艺进行去除；气浮工艺具体是一种高效的灭藻除油技术，加压溶气水经释放器释放出大量直径小于100μm的微气泡，托浮着藻类和油滴上浮至水面，再经刮渣机撇除。加压溶气气浮是近二十年来广泛应用的高效预处理设备，对于高藻污染的河湖水源水质，藻类去除率可达90%以上。但是对于含藻量在数千万个/米³以上的污染源水，加压溶气气浮处理后所剩余的残藻量仍较多，后续常规处理工艺也难以去除，同时含藻量高的源水，有机污染物含量也高，对后续常规处理工艺十分不利。因此，进一步提高预处理工艺的灭藻除油能力是非常迫切和必要的。

超声波是指频率高于20kHz的声波，当一定强度的超声波通过媒体时，会产生一系列的物理、化学效应。因为超声在液体中波长为10～0.015cm（相当于15kHz至10MHz），远远大于分子的尺寸，而且和液体中产生的空化气泡的崩灭（collapse）有密切关系，其动力来源是声空化（sound cavitation）。足够强度的超声波通过液体时，当声波负压半周期的声压幅值超过液体内部静压强时，存在于液体中的微小气泡（空化核）就会迅速增大，在相继而来的声波正压相中气泡又绝热压缩而崩灭，在崩灭瞬间产生极短暂的强压力脉冲，气泡周围微小空间形成局部热点（hot spot），其温度高达5000K，压力达500atm，持续数微秒之后，该热点随之冷却，冷却率达109k/s，伴有强大的冲击波（对均相液体媒质）和时速达400km的射流（对非均相液体媒质）。当超声波通过有细小悬浮颗粒的流体介质时，其中的颗粒开始与介质一起振动，但由于大小不同的粒子具有不同的振动速度，颗粒将相互碰撞、粘合，体积和重量均增大。然后，由于粒子变大已不能随超声振动，只能作无规则的运动，继续碰撞、粘合、变大，最后上浮，形成浮渣和浮油。

超声波水处理技术是近年来日益受到国内外业界关注的热点，它是一种能彻底破坏有机污染物结构的深度氧化技术。国内外研究者对超声波水处理的研究主要集中于强化声空化效应。空化效应是发生在介质中的一种物理现象，是指在液流中由于压力的突然变化而产生气泡的暴发和溃陷。在空化效应的生成过程中，气泡的暴发和溃陷产生强烈的冲击波，使液体中局部的温度和压力急剧升高，产生足以打开化学键的能量，使有机物分子氧化分解。其技术优势如下:

（1）降解有机污染物速度快

超声波震荡产生热效应、自由基效应（产生极强氧化能力的羟基）和空化效应（产生局部高温高压），可迅速破坏有机污染物分子结构和化学键，使水中难被生化降解的大分子有机污染物转化为易生化降解的小分子有机污染物，有利于提高后续生化处理工艺的去除效率。

（2）胶体颗粒上浮速度快

超声波剧烈震荡过程产生的破乳效应和聚并效应，使得水中分散悬浮的细小胶体颗粒迅速聚并成大颗粒悬浮物质，飘浮至水面。超声波破乳过程无需另外投加破乳药剂，设备简易，占地面积很少。

（3）高效气浮效应

超声震荡在反应区会产生大量超微气泡，气泡直径≤5μm（传统溶气气浮的气泡直径≥100μm），极易附着在胶体颗粒上，托浮其上升到水面被刮除。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种超声波气浮一体化水处理设备，该水处理设备通过在分离作用室下部增设超声波震荡器产生超微气泡使藻类、油滴和悬浮固体被托浮于水面，以强化池体上部的固液分离作用。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：