[发明专利]一种用于排水管道的超声净化系统及其净化方法

说明书

本发明提出了一种用于排水管道的超声净化系统，包括：链条式导轨、悬挂式支架、超声波单元及多级电控单元。所述链条式导轨安装于检查井及排水管道内，所述悬挂式支架悬挂于链条式导轨，所述超声波单元嵌套于悬挂式支架，并由所述多级电控单元供电及监控运行情况。进一步，本发明还包括该装置的安装、运行及检修方法。本发明充分利用检查井及排水管道的内部空间，通过链条式导轨和悬挂式支架的精巧设计实现超声波单元在排水管道内的运送与安置，并通过多级电控单元对超声波单元的多效应调控实现排水管道的多功能原位净化。与现有技术相比，本发明具有适用性强、易于实施、功能多样、操作灵活、效果显著等突出特色。

技术领域

本发明属市政排水技术领域，具体涉及一种用于排水管道的超声净化系统。

背景技术

排水管道是收集、输送城镇生活污水、工业废水和雨水的工程设施。近年来，随着我国 城镇化进程的加快，排水管道的建设数量与规模也在逐年增加。日益完善的排水管道装置为 城镇中各类污水及雨水的输送提供了便利，然而，随着排水管道装置的逐渐庞大，排水管道 的水质污染及次生灾害等问题也逐渐凸显。以分流制雨水管道为例，在“雨污混接屡禁不止、 洗车排档污水肆意排入、初期雨水面源污染大量进入”的背景下，雨水管道已成为诸多污水 的汇集地，由此频频造成河湖黑臭问题的爆发。

面对上述问题，我国现有的城镇排水管道装置仍然只具有输送能力，却不具备水质净化 功能。而且，由于排水管道的输送终点往往是自然水体，所以如能充分利用排水管道的内部 空间，进行原位的水质净化，必将缓解自然水体的纳污负荷，进而提升水污染控制能力和水 环境治理水平。因此，市场亟需一种能对排水管道进行原位净化的新型技术。

超声波技术是一种在环保、勘察、化工等领域均广泛应用的技术。由于超声波具有束射 性、方向性较好的特性，加之高振动频率(频率高于20000Hz)，其在介质中能够产生多种效 应，主要包括：空化效应、激发自由基效应、超声氧化效应、超临界效应、机械剪切效应及 絮凝效应等。这些效应在废水处理领域均具有一定的应用价值。

空化效应是指超声波在水中传播时，水体负压区内水分子间的平均距离会超过液态水的 临界分子距离，形成空化气泡；当脱出共振相位时，空化气泡变得极不稳定，开始溃陷或消 失的过程。空化效应可在水体局部产生激发水分子化学键(水分子中O-H键的键能为 119.5kcal/mol)的断裂，产生·OH(反应1)，这一过程成为激发自由基效应。继而·OH能够 与水中的有机化合物发生加合、取代、电子转移或断键等作用，使大分子有机物降解为小分 子物质，甚至直接降解成为二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)，完成矿化(反应2-4)。这一过程成为超声氧化效应。

H₂O+ut→·OH+·H (1)

R+·OH→ROH (2)

R+·OH→·R+H₂O (3)

Rⁿ+·OH→R^n-1+OH^- (4)

另外，超临界作用可通过改变水的物化性质，使其具有低的价电常数、高的扩散性和快 的传输能力，从而与油脂类物质相溶；机械剪切作用可通过水介质对微生物生物膜的机械破 坏，实现污水消毒灭菌的目的；絮凝作用可通过迫使污水中微小颗粒物的相互碰撞、粘合、 体积增大，最终形成沉淀。

相关研究表明，超声波在水中产生上述效应的条件和超声波的振频与振幅具有良好的相 关性。如空化效应、激发自由基效应和超声氧化效应主要发生于超声波具有较高振频与振幅 时，超临界效应主要发生于超声波振频一般而振幅较高的情形，机械剪切效应和絮凝效应则 主要发生于声压低于一个大气压的高频振动情况下。