專利名稱：一種異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水超聲處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處 理裝置。
背景技術(shù)：
超聲波是指頻率比人耳所能聽到的頻率范圍更高(即〉16 20KHz)的彈性波。超聲波 作為一種高頻機(jī)械波，具有波長較短，能量集中的特點(diǎn)，并且其操作簡單，對設(shè)備要求低， 又綠色環(huán)保，可用來處理工業(yè)廢水中高毒性、難降解的有機(jī)污染物。
常用超聲波在液體中的波長為0.015 cm 7.5 cm (對應(yīng)頻率為10MHz 20KHz)要遠(yuǎn) 大于分子的尺度，所以聲化學(xué)反應(yīng)不是來自聲波與物質(zhì)分子的直接相互作用，而是主要源 于空化作用。由于超聲波頻率高，功率大，引起液體的疏密變化快、差別大，使液體時而 受拉，時而受壓。受拉時，液體內(nèi)產(chǎn)生幾乎真空的小空穴，受壓時，上述空穴發(fā)生崩潰， 并在空穴崩潰處壓強(qiáng)急增大至幾百個大氣壓，同時產(chǎn)生極大的局部高溫及放電現(xiàn)象，這就 是超聲波空化效應(yīng)?？栈饔檬箽馀荼烟幍膲毫Τ^500個大氣壓，溫度在5000K以上， 并伴隨產(chǎn)生具有強(qiáng)化學(xué)活性的'OH和*H自由基。在這種特殊物理環(huán)境下， 一些常溫常壓 下難以發(fā)生的反應(yīng)可以得到實(shí)現(xiàn)。
超聲波污水處理的應(yīng)用研究己在世界各國引起了高度重視，覆蓋領(lǐng)域涉及生物化學(xué)、 分析化學(xué)、電化學(xué)、光化學(xué)、立體化學(xué)及環(huán)境化學(xué)等方面。各種各樣的超聲污水處理設(shè)備 應(yīng)然而生，但在能源的利用率、處理的效率以及處理的連續(xù)性方面現(xiàn)有的設(shè)備很難達(dá)到工 業(yè)應(yīng)用的需求，因此目前急需綜合考慮這些因素設(shè)計(jì)一種新的超聲波污水處理設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中超聲波污水處理裝置且大多是頻率單一、能量利用 率低，且間歇操作，處理能力小等問題，提供一種異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝 置，該裝置是一種具有多頻率混響超聲場，功率可調(diào)范圍大，聲場能量密度較大且均勻， 能量利用率高的連續(xù)式超聲場污水處理裝置。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
一種異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，包括相互連接的配液槽和空氣壓縮 機(jī)，該裝置還包括蛇行冷卻管、離心泵和兩個超聲反應(yīng)器，所述超聲反應(yīng)器)包括外反應(yīng)室 和內(nèi)反應(yīng)室，外反應(yīng)室設(shè)有若干超聲波換能器，內(nèi)反應(yīng)室出口與外反應(yīng)室入口相連，兩個 超聲反應(yīng)器各自的內(nèi)反應(yīng)室入口分別通過一閥門與離心泵的輸出管道相連，離心泵的輸入 口與配液槽出液口相連，兩個超聲反應(yīng)器的外反應(yīng)室出口均與配液槽的進(jìn)液口相連。
上述異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置中，其特征在于所述閥門與內(nèi)反應(yīng)室入 口之間的管道上還設(shè)有轉(zhuǎn)子流量計(jì)；所述配液槽中還設(shè)有溫度計(jì)；所述配液槽內(nèi)設(shè)置了蛇 行冷卻管。
上述異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置中，超聲反應(yīng)器的外反應(yīng)室外形為正八 面體，內(nèi)反應(yīng)室為圓形內(nèi)管，圓形內(nèi)管的中間段位于正八面體內(nèi)，圓形內(nèi)管的上端為內(nèi)反 應(yīng)室出口，下端為內(nèi)反應(yīng)室入口。
上述處理裝置中，外反應(yīng)室入口位于所述正八面體下端的側(cè)壁上，外反應(yīng)室出口位于 所述正八面體上端的側(cè)壁上。所述正八面體的每一側(cè)面均設(shè)置有共五個超聲波換能器。
上述處理裝置中，所述八面體正面相對的兩個側(cè)面上的換能器頻率相同。
上述處理裝置中，所述兩個超聲反應(yīng)器的其中一個超聲反應(yīng)器上有四種不同頻率的換 能器，該四種不同頻率分別為20KHz、 30KHz、 40 KHz禾卩50 KHz，且四種不同頻率的換 能器按順時針方向依次安裝在該超聲反應(yīng)器的外反應(yīng)室的八個側(cè)面上。
上述處理裝置中，所述兩個超聲反應(yīng)器的另一個超聲反應(yīng)器上有四種不同頻率的換能 器，該四種不同頻率分別為60KHz、 80KHz、 100 KHz和120 KHz，且四種不同頻率的換 能器按順時針方向依次安裝在該超聲反應(yīng)器的外反應(yīng)室的八個側(cè)面上。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果-
(1) 本發(fā)明的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，構(gòu)成超聲波換能器組的超聲 波換能器既可以直接采用市售的現(xiàn)有產(chǎn)品，也可以采用另行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。超聲波換能器的 工作頻率可以根據(jù)客戶的要求選定，如15KHz、 20KHz、 25KHz、 30KHz、 60KHz、 lOOKHz 或200KHz等。在使用本發(fā)明的污水裝置時，利用連接電纜將超聲波換能器組中的各超聲 波換能器與外設(shè)的超聲波電源相連接，這樣可以通過控制電流來選擇開啟不同的換能器， 本裝置中的超聲波換能器可以單一組開啟，也能任意多組同時開啟，進(jìn)行多頻混響超聲場 污水處理。而且能通過調(diào)節(jié)電流控制聲功率，本設(shè)備最大電功率為8000W，無極可調(diào)，可 以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，選擇不同的電功率進(jìn)行作用；
(2) 本污水處理裝置的反應(yīng)器呈正八面體，每一面都布置一組共5個換能器，通過測 量反應(yīng)室內(nèi)各個位置的聲強(qiáng)分布大小證明八面體設(shè)計(jì)的反應(yīng)室能使得超聲波在反應(yīng)器內(nèi)的 聲場范圍更寬，分布更均勻，且能有效減少反應(yīng)室內(nèi)的空化"死區(qū)域"，起到了增強(qiáng)超聲波 作用的效果；
(3) 本發(fā)明的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置采用多頻率的操作方式，這種 操作方式能使得污水處理裝置處理對象的多元化，且通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用多頻操作方式對污 水進(jìn)行處理時其對污水的降解率要大于各單頻率作用的代數(shù)和；
(4) 本污水處理裝置的反應(yīng)器采取了套管式的幾何結(jié)構(gòu)，污水需經(jīng)過內(nèi)管才流入外反 應(yīng)室，在這個過程中達(dá)到了冷卻外反應(yīng)室和二次空化的效果，配合配液槽內(nèi)布置的蛇形冷 凝管，能有效控制處理過程中污水的溫度，提高污水處理的效率；
(5) 本污水處理裝置采用連續(xù)式循環(huán)操作，進(jìn)行操作時存放在配液槽中的污水首先通 過離心泵流入超聲反應(yīng)器，并通過安裝在離心泵與反應(yīng)器之間的閥門和轉(zhuǎn)子流量計(jì)起到控 制和檢測流體流量的作用，最后污水經(jīng)過超聲反應(yīng)器處理后又流回配液槽并依次循環(huán)，采
用連續(xù)式循環(huán)操作能滿足大批量污水處理的需求。


圖I為本發(fā)明裝置在實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)及處理流程示意圖。 圖2為具體實(shí)施方式
中超聲反應(yīng)器的反應(yīng)室外觀圖。 圖3為圖2所示反應(yīng)室的俯視圖。 圖4為圖2所示反應(yīng)室的縱向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明。
本實(shí)施方式中異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示整套
系統(tǒng)主要由配液槽l-l、空氣壓縮機(jī)l-2、溫度計(jì)l-3、蛇行冷卻管l-4、離心泵l-5、閥門 1-6、轉(zhuǎn)子流量計(jì)1-7和超聲反應(yīng)器1-8八個部分和連接管道組成。整套裝置采用連續(xù)式循 環(huán)操作，進(jìn)行操作時事先存放在配液槽中的污水首先通過離心泵流入超聲反應(yīng)器，并通過 安裝在離心泵與反應(yīng)器之間的閥門和轉(zhuǎn)子流量計(jì)起到控制和檢測流體流量的作用，最后污 水經(jīng)過超聲反應(yīng)器處理后又流回配液槽并依次循環(huán)。
本反應(yīng)裝置在配液槽內(nèi)設(shè)置了蛇管冷卻管，通過通冷卻水來控制配液槽中污水的溫度。
本反應(yīng)裝置中配液槽與空氣壓縮機(jī)相連，在進(jìn)行超聲輻射前，可以通入壓縮空氣或其 他氣體，增加反應(yīng)液體中的空化核數(shù)量，提高聲化學(xué)產(chǎn)額，促進(jìn)處理的效率；
本異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置中具有2個超聲反應(yīng)器，每個反應(yīng)器又可 分為內(nèi)、外反應(yīng)室兩部分，外反應(yīng)室特征是呈正八面體柱，內(nèi)反應(yīng)室為圓形內(nèi)管(如圖2 所示)。反應(yīng)器每一面均設(shè)置有一組共五個超聲波換能器2-1，因此每一個反應(yīng)器上裝有8 組共40個換能器，每組換能器均能單獨(dú)工作，也可以任意多個開啟，其中正面相對的兩組 換能器頻率相同，即每個反應(yīng)器上布置有4種頻率的換能器。20KHz， 30KHz， 40 KHz禾口 50 KHz四個頻率的換能器按順時針方向依次安裝在一個反應(yīng)器外反應(yīng)室的八個面上，60 KHz， 80KHz， lOOKHz， 120 KHz四個頻率的換能器按順時針方向依次安裝在另一個反應(yīng) 器外反應(yīng)室的八個面上；超聲反應(yīng)器呈套管結(jié)構(gòu)，即在正八面體外反應(yīng)室正中央布置一根 圓形內(nèi)管，污水首先從內(nèi)反應(yīng)室入口 2-2進(jìn)入，由下往上流動，經(jīng)內(nèi)反應(yīng)室出口 2-3出來后 從外反應(yīng)器入口 2-4進(jìn)入正八角形外管反應(yīng)室，并最終從外反應(yīng)室出口 2-5流出并回到配液 槽或外接管道從而完成循環(huán)過程。
超聲反應(yīng)器與循環(huán)泵通過管道相連，配液槽內(nèi)的反應(yīng)溶液在循環(huán)泵的作用下經(jīng)過閥門 與轉(zhuǎn)子流量計(jì)后經(jīng)反應(yīng)室內(nèi)管進(jìn)入反應(yīng)室，反應(yīng)室呈八面體形狀，每一面安裝有一組共5 個超聲波換能器，每組超聲波均可以單個開啟，也能任意多個同時開啟，電功率通過控制 電路可實(shí)現(xiàn)無級可調(diào)。另外，儲槽底部可以設(shè)置氣體分布管，在需要?dú)怏w參加反應(yīng)的時候， 可以通過氣體分布管將壓縮氣體或其他氣體輸入反應(yīng)室參與反應(yīng)。反應(yīng)后的溶液經(jīng)過管道 輸出，既可重新進(jìn)入配液槽，開始下一循環(huán)，或者也可以進(jìn)入其他流程。
權(quán)利要求
1、一種異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，包括相互連接的配液槽(1-1)和空氣壓縮機(jī)(1-2)，其特征在于還包括蛇行冷卻管(1-4)、離心泵(1-5)和兩個超聲反應(yīng)器(1-8)，所述超聲反應(yīng)器(1-8)包括外反應(yīng)室和內(nèi)反應(yīng)室，內(nèi)反應(yīng)室為管狀且位于外反應(yīng)室中，外反應(yīng)室設(shè)有若干超聲波換能器，內(nèi)反應(yīng)室出口(2-3)與外反應(yīng)室入口(2-4)相連，兩個超聲反應(yīng)器(1-8)各自的內(nèi)反應(yīng)室入口(2-2)分別通過一閥門與離心泵(1-5)的輸出管道相連，離心泵(1-5)的輸入口與配液槽(1-1)出液口相連，兩個超聲反應(yīng)器(1-8)的外反應(yīng)室出口(2-5)均與配液槽(1-1)的進(jìn)液口相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，其特征在于所述 閥門與內(nèi)反應(yīng)室入口 (2-2)之間的管道上還設(shè)有轉(zhuǎn)子流量計(jì)(l-7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，其特征在于所述 配液槽(l-l)中還設(shè)有溫度計(jì)(l-3)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，其特征在于所述 配液槽(l-l)內(nèi)設(shè)置了蛇行冷卻管(l-4)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，其特 征在于超聲反應(yīng)器(l-8)的外反應(yīng)室外形為正八面體，內(nèi)反應(yīng)室為圓形內(nèi)管，圓形內(nèi)管的中 間段位于正八面體內(nèi)，圓形內(nèi)管的上端為內(nèi)反應(yīng)室出口 (2-3)，下端為內(nèi)反應(yīng)室入口 (2-2)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，其特征在于外反 應(yīng)室入口 (2-4)位于所述正八面體下端的側(cè)壁上，外反應(yīng)室出口 (2-5)位于所述正八面體 上端的側(cè)壁上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，其特征在于所述 正八面體的每一側(cè)面均設(shè)置有共五個超聲波換能器(2-1 )。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，其特征在于所述 八面體正面相對的兩個側(cè)面上的換能器頻率相同。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，其特征在于所述 兩個超聲反應(yīng)器(l-8)的其中一個超聲反應(yīng)器上有四種不同頻率的換能器，該四種不同頻率 分別為20KHz、 30KHz、 40KHz和50KHz，且四種不同頻率的換能器按順時針方向依次 安裝在該超聲反應(yīng)器的外反應(yīng)室的八個側(cè)面上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，其特征在于所 述兩個超聲反應(yīng)器(l-8)的另一個超聲反應(yīng)器上有四種不同頻率的換能器，該四種不同頻率 分別為60KHz、 80KHz、 100KHz和120KHz，且四種不同頻率的換能器按順時針方向依 次安裝在該超聲反應(yīng)器的外反應(yīng)室的八個側(cè)面上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種異形套管混響超聲場連續(xù)式污水處理裝置，包括相互連接的配液槽和空氣壓縮機(jī)，其特征在于還包括蛇行冷卻管、離心泵和兩個超聲反應(yīng)器，所述超聲反應(yīng)器包括外反應(yīng)室和內(nèi)反應(yīng)室，內(nèi)反應(yīng)室為管狀且位于外反應(yīng)室中，外反應(yīng)室設(shè)有若干超聲波換能器，內(nèi)反應(yīng)室出口與外反應(yīng)室入口相連，兩個超聲反應(yīng)器各自的內(nèi)反應(yīng)室入口分別通過一閥門與離心泵的輸出管道相連，離心泵的輸入口與配液槽出液口相連，兩個超聲反應(yīng)器的外反應(yīng)室出口均與配液槽的進(jìn)液口相連。本發(fā)明具有多頻率混響超聲場，功率可調(diào)范圍大，聲場能量密度較大且均勻，能量利用率高，且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)式超聲場污水處理。
文檔編號C02F1/36GK101391822SQ20081021880
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者姜美美, 崗 林, 鄒華生 申請人:華南理工大學(xué)