[发明专利]一种超声波水处理的方法及其装置

说明书

本发明涉及超声波水处理的方法及其装置即曝气器，尤其是超声波水处理的方法来增加水中的氧含量并处理废水。

环境污染是现代社会极需解决的问题，对污水治理又是要优先考虑的，对污水治理已经有多种方法在运行，如常规的吸附、絮凝、生物及化学、过滤、浓缩以及用各种方法的结合，理论上上述方法可以将现有污水处理问题都解决，但会涉及成本和二次污染的问题，对各种污水的处理方法也要有一个择优的过程，实际运行的理想的污水治理设备还是较少的，如现在已经使用曝气的方法来处理工业和生活污水，大量使用曝气设备。曝气装置的作用主要是将空气中的氧溶解于水中，同时可起到搅拌水的作用。氧的溶解量即氧的利用率直接决定了废水治理的效率，当氧的利用率越高，污水中的杂质，如重金属离子、有机物，会产生氧化物颗粒沉淀或进行有机降解，为后续处理作好的必要的准备。由此而产生了各种各样的曝气器在废水处理的工程和设备中发挥作用，但现有曝气的设备是专用机械设备，其效率低、能耗高。一般生活污水的COD：300-400mg/l、BOD：＜250mg/l，直接采用生化方法处理，设备的占地面积大、处理时间长、受温度影响大。如果用絮凝方法来处理，化学药剂(絮凝剂)的添加量又太大，必须要同时考虑到处理的水量极大和处理成本，增加了处理难度。目前，一般直接排放到江河湖海，这是造成环境污染的主要原因。

本发明的目的是：提供一种超声波水处理的方法并处理污水，同时提供处理装置即曝气器；本发明的目的尤其是尤其是超声波水处理的处理方法来增加水中的氧含量的方法来处理废水；本发明的方法以及稍加延伸后尤其是用于在有机废水的处理、特别是生活污水的处理，本发明的方法尤其是：提供一种效率高、能耗低、运行成本低的污水处理方法和曝气器；本发明的目的还在于：提供一种利用超声波在水中增加氧气的方法和装置。

本发明的目的是这样实现的：一种超声波水处理的方法，其特征是利用空气进入机械超声波发生器在液体中产生超声波，实现对液体的超声波处理。其改进是，将空气和液体共同输入机械超声波发生器，并在液体中产生超声波。本发明的改进还在于：在对生活有机污水的处理方法是：对液体的超声波处理后再经过生化处理或者絮凝处理；絮凝处理的方案极多，如添加铁、铝盐、高分子絮凝剂来处理污水，但本发明可以使添加量大大减少，只是原来絮凝剂的1/3以下，且沉降速度快，效果更好。

本发明的处理装置的构造是：包括流道喷咀口和谐振腔，流道喷咀口的出口截面积小于内部腔的截面积，谐振腔为一圆柱形空腔，流道喷咀口和谐振腔的直径相近，流道喷咀口和谐振腔的截面互相平行。当喷口的压力超过0.9atm时，此时气流速度超过声速，空气流经喷咀口时，喷咀前面的气流具有周期性压力分布，此处置有谐振腔，周围的媒质即可产生超声辐射，流道喷咀口和谐振腔的直径分别为D、d，谐振腔的深为1，直径一般D＝d＝0.5-3.5mm，1＝0.5-2D，当d＝D＝1＝1mm时，f＝63KHz.一般能制成30-70KHz的超声曝气器。本发明使空气的氧溶解：15-21％，纯氧的溶解率90-95％。

本发明充分利用超声波的空化对分子的剪切作用，使气液充分产生能量交换和乳化混融，能耗低，本发明可以利用水泵输液的动力同时产生超声物理作用，经本发明作用的液体中含气体比例大大提高，尤其可以使氧效果大大提高。除了上述介绍外，超声曝气除了提高氧的利用率来增强有机废水的降解外，超声机制中的超声空化作用也能促使有机废水中的大分子降解，这就是超声曝气器与传统曝气器主要区别。

本发明的特点是：利用超声来曝气，就是采用超声原理及传统的曝气原理结合起来的方法，充分利用了两者方法的优点，因此对污水的处理是充分的，甚至可以说就物理手段而言，本发明方法处理污水的效果是更好的。制造的曝气装置，它具有结构简单，曝气所产生的微气孔小而密集，气浮效果明显改善，甚至可以将水中杂质直接气浮起来。本发明溶氧速度快，即氧的利用率高；与传统的曝气器相比，可以利用水泵的输送过程来曝气，因而无须特殊的曝气能耗，节能效果极为明显，便于工程上设计的优化，实际的运行成本可能更低，噪声小、水处理设施的占地面积小，便于水处理的经济运行，尤其是生活污水处理的优选方案。

通过采用本发明方法和超声曝气装置，一些定量和半定量结果如下：

1.在空气曝气中，氧的利用率可达20％以上；在纯氧曝气中，利用率可达95％以上。

2.COD去除率可达70％以上；BOD去除率可达70％以上；停留时间和深井曝气法相当。