一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備，包括池體，其特征在于所述池體由混合反應(yīng)室、氣水接觸室以及分離作用室構(gòu)成，所述混合反應(yīng)室上部與進(jìn)水總管連通，其下部與所述氣水接觸室下部連通，所述氣水接觸室下部設(shè)有溶氣釋放器，所述氣水接觸室上部擴(kuò)口與所述分離作用室上部連通；所述分離作用室內(nèi)自上而下依次設(shè)置有刮渣板、超聲波震蕩器組、穿孔集水管以及集泥斗，所述穿孔集水管與出水總管連通。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)備的集約化程度和處理效率高，將加藥混合反應(yīng)工藝與氣浮工藝集于一體、溶氣氣浮工藝與超聲波氣浮工藝集于一體、氣浮處理與超聲波空化氧化工藝集于一體。
【專利說明】一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國大部份湖泊和水庫水質(zhì)日益惡化，春夏季高藻頻發(fā)，水中藻類數(shù)常達(dá)數(shù)千萬個(gè)/米3，高的甚至達(dá)上億個(gè)/米3 ;有些航運(yùn)河道漏油形成的水面油性污染也很嚴(yán)重，城市自來水廠常規(guī)處理工藝受此類污染影響極大，出水水質(zhì)難以達(dá)標(biāo)。因此，在常規(guī)水處理工藝前必須增加一道預(yù)處理工藝，降低藻類污染負(fù)荷，去除飄浮油類物質(zhì)，減少常規(guī)處理滅藻除油藥劑投加量，提高常規(guī)工藝處理能力，消除藻腥味和污油味。藻類和油滴顆粒細(xì)小，常半漂浮在水中，傳統(tǒng)的混凝沉淀工藝很難有效去除藻類和乳化油，需要采用氣浮工藝進(jìn)行去除；氣浮工藝具體是一種高效的滅藻除油技術(shù)，加壓溶氣水經(jīng)釋放器釋放出大量直徑小于100 μ m的微氣泡，托浮著藻類和油滴上浮至水面，再經(jīng)刮渣機(jī)撇除。加壓溶氣氣浮是近二十年來廣泛應(yīng)用的高效預(yù)處理設(shè)備，對(duì)于高藻污染的河湖水源水質(zhì)，藻類去除率可達(dá)90%以上。但是對(duì)于含藻量在數(shù)千萬個(gè)/米3以上的污染源水，加壓溶氣氣浮處理后所剩余的殘?jiān)辶咳暂^多，后續(xù)常規(guī)處理工藝也難以去除，同時(shí)含藻量高的源水，有機(jī)污染物含量也高，對(duì)后續(xù)常規(guī)處理工藝十分不利。因此，進(jìn)一步提高預(yù)處理工藝的滅藻除油能力是非常迫切和必要的。
[0003]超聲波是指頻率高于20kHz的聲波，當(dāng)一定強(qiáng)度的超聲波通過媒體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)效應(yīng)。因?yàn)槌曉谝后w中波長為10?0.015cm(相當(dāng)于15kHz至10MHz)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子的尺寸，而且和液體中產(chǎn)生的空化氣泡的崩滅(collapse)有密切關(guān)系，其動(dòng)力來源是聲空化(sound cavitat1n)。足夠強(qiáng)度的超聲波通過液體時(shí)，當(dāng)聲波負(fù)壓半周期的聲壓幅值超過液體內(nèi)部靜壓強(qiáng)時(shí)，存在于液體中的微小氣泡(空化核)就會(huì)迅速增大，在相繼而來的聲波正壓相中氣泡又絕熱壓縮而崩滅，在崩滅瞬間產(chǎn)生極短暫的強(qiáng)壓力脈沖，氣泡周圍微小空間形成局部熱點(diǎn)(hot spot)，其溫度高達(dá)5000K，壓力達(dá)500atm，持續(xù)數(shù)微秒之后，該熱點(diǎn)隨之冷卻，冷卻率達(dá)109k/s，伴有強(qiáng)大的沖擊波(對(duì)均相液體媒質(zhì))和時(shí)速達(dá)400km的射流(對(duì)非均相液體媒質(zhì))。當(dāng)超聲波通過有細(xì)小懸浮顆粒的流體介質(zhì)時(shí)，其中的顆粒開始與介質(zhì)一起振動(dòng)，但由于大小不同的粒子具有不同的振動(dòng)速度，顆粒將相互碰撞、粘合，體積和重量均增大。然后，由于粒子變大已不能隨超聲振動(dòng)，只能作無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)碰撞、粘合、變大，最后上浮，形成浮渣和浮油。
[0004]超聲波水處理技術(shù)是近年來日益受到國內(nèi)外業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)，它是一種能徹底破壞有機(jī)污染物結(jié)構(gòu)的深度氧化技術(shù)。國內(nèi)外研究者對(duì)超聲波水處理的研究主要集中于強(qiáng)化聲空化效應(yīng)?？栈?yīng)是發(fā)生在介質(zhì)中的一種物理現(xiàn)象，是指在液流中由于壓力的突然變化而產(chǎn)生氣泡的暴發(fā)和潰陷。在空化效應(yīng)的生成過程中，氣泡的暴發(fā)和潰陷產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，使液體中局部的溫度和壓力急劇升高，產(chǎn)生足以打開化學(xué)鍵的能量，使有機(jī)物分子氧化分解。其技術(shù)優(yōu)勢如下:
[0005]( I)降解有機(jī)污染物速度快
[0006]超聲波震蕩產(chǎn)生熱效應(yīng)、自由基效應(yīng)(產(chǎn)生極強(qiáng)氧化能力的羥基)和空化效應(yīng)(產(chǎn)生局部高溫高壓)，可迅速破壞有機(jī)污染物分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵，使水中難被生化降解的大分子有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為易生化降解的小分子有機(jī)污染物，有利于提高后續(xù)生化處理工藝的去除效率。
[0007]( 2 )膠體顆粒上浮速度快
[0008]超聲波劇烈震蕩過程產(chǎn)生的破乳效應(yīng)和聚并效應(yīng)，使得水中分散懸浮的細(xì)小膠體顆粒迅速聚并成大顆粒懸浮物質(zhì)，飄浮至水面。超聲波破乳過程無需另外投加破乳藥劑，設(shè)備簡易，占地面積很少。
[0009](3)高效氣浮效應(yīng)
[0010]超聲震蕩在反應(yīng)區(qū)會(huì)產(chǎn)生大量超微氣泡，氣泡直徑< 5Mm(傳統(tǒng)溶氣氣浮的氣泡直徑> lOOMffl)，極易附著在膠體顆粒上，托浮其上升到水面被刮除。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實(shí)用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備，該水處理設(shè)備通過在分離作用室下部增設(shè)超聲波震蕩器產(chǎn)生超微氣泡使藻類、油滴和懸浮固體被托浮于水面，以強(qiáng)化池體上部的固液分離作用。
[0012]本實(shí)用新型目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
[0013]一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備，包括池體，其特征在于所述池體由混合反應(yīng)室、氣水接觸室以及分離作用室構(gòu)成，所述混合反應(yīng)室上部與進(jìn)水總管連通，其下部與所述氣水接觸室下部連通，所述氣水接觸室下部設(shè)有溶氣釋放器，所述氣水接觸室上部擴(kuò)口與所述分離作用室上部連通；所述分離作用室內(nèi)自上而下依次設(shè)置有刮渣板、超聲波震蕩器組、穿孔集水管以及集泥斗，所述穿孔集水管與出水總管連通。
[0014]所述混合反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置有機(jī)械攪拌裝置。
[0015]所述刮渣板的一側(cè)設(shè)置有排渣槽，所述刮渣板的設(shè)置高度與所述池體內(nèi)的液面高度相匹配。
[0016]所述超聲波震蕩器組由平行間隔布置的若干超聲波震蕩器組成，所述超聲波震蕩器為管狀多翅片振動(dòng)頭，各所述超聲波震蕩器與位于所述池體外部的高頻超聲波發(fā)生器連接。
[0017]所述超聲波震蕩器組位于所述刮渣板下方1.8?2.0米處。
[0018]所述穿孔集水管位于所述超聲波震蕩器組下方0.2?0.3米處。
[0019]所述集泥斗出口外接排泥管。
[0020]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，將加藥混合反應(yīng)工藝與氣浮工藝集于一體、溶氣氣浮工藝與超聲波氣浮工藝集于一體、氣浮處理與超聲波空化氧化工藝集于一體；這三種功效有機(jī)結(jié)合在一起，大幅提高了設(shè)備的集約化程度和處理效率、突出了設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢；根據(jù)本實(shí)用新型的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠起到集約化的多重氣浮處理效應(yīng):加壓溶氣水經(jīng)溶氣釋放器釋放出大量微氣泡，在氣水接觸室內(nèi)與原水接觸，并托浮著大量懸浮物，向上流出至設(shè)備主體上部進(jìn)行固液分離；與此同時(shí)設(shè)備主體下部超聲波作用區(qū)的空化反應(yīng)產(chǎn)生大量超微氣泡(直徑< 5 μ m)，也托浮著水中大量懸浮膠體顆粒流向上部，大大強(qiáng)化了固液分離區(qū)的處理效率，在水面安裝有旋轉(zhuǎn)刮渣機(jī)，不斷地將浮渣刮入池一邊的排渣槽；這樣就在同一設(shè)備的主體上部，同步合成多重氣浮效應(yīng)(溶氣氣浮和超聲波氣浮)和自動(dòng)撇渣功能，提高了設(shè)備氣浮處理功能的集約化程度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型中水處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
[0023]如圖1，圖中標(biāo)記1-14分別為:進(jìn)水總管1、機(jī)械攪拌裝置2、溶氣釋放器3、刮渣板4、刮渣電機(jī)5、排渣槽6、超聲波震蕩器7、穿孔集水管8、出水總管9、集泥斗10、排泥管11、混合反應(yīng)室12、氣水接觸室13、分離作用室14。
[0024]實(shí)施例:如圖1所示，本實(shí)施例具體涉及一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備及其處理工藝，該水處理設(shè)備包括池體，在池體中設(shè)置有依次連接的混合反應(yīng)室12、氣水接觸室13以及分離作用室14，具體的說，外部的進(jìn)水總管I與混合反應(yīng)室12上部連通，混合反應(yīng)室12的下部與氣水接觸室13的下部連通，在氣水接觸室13的上部具有擴(kuò)大開口，該擴(kuò)大開口與分離作用室14的上部連通。
[0025]其中，在混合反應(yīng)室12內(nèi)豎向設(shè)置有機(jī)械攪拌裝置2，用于攪拌混合流經(jīng)的水體；在氣水接觸室13的底部設(shè)置有溶氣釋放器3，用于產(chǎn)生微氣泡；分離作用室14內(nèi)自上而下依次分為固液分離區(qū)、超聲波作用區(qū)、集水區(qū)以及集泥區(qū)，位于池體上部的固液分離區(qū)中設(shè)置有旋轉(zhuǎn)的刮渣板4以及排渣槽6，刮渣板4由刮渣電機(jī)5驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，排渣槽6用于收集刮渣板4旋轉(zhuǎn)來的浮渣并向外排出池體；超聲波作用區(qū)位于固液分離區(qū)下方，超聲波作用區(qū)內(nèi)平行間隔設(shè)置有多個(gè)超聲波震蕩器7，超聲波震蕩器7為管狀多翅片振動(dòng)頭，與池體外的高頻超聲波發(fā)生器連接；集水區(qū)位于超聲波作用區(qū)的下方，該集水區(qū)內(nèi)設(shè)置有穿孔集水管8，穿孔集水管8與通向池體外部的出水總管9連接；在集水區(qū)下方設(shè)置有集泥區(qū)，即分離作用室14的底部呈斗狀，構(gòu)成集泥斗10.集泥斗10的下部與排泥管11連接，排泥管11用于將收集到的水中殘?jiān)臀勰嘞蛲馀懦龀伢w。
[0026]需要說明的是，超聲波振蕩器7設(shè)置于液面以下1.8?2.0米處，超聲氣泡在水中上浮需要一定的作用距離，太短不利于水處理效果；穿孔集水管8設(shè)置于超聲波震蕩器7下方0.25米處，以便于施工安裝。
[0027]如圖1所示，本實(shí)施例中的超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備的處理工藝包括以下幾個(gè)步驟:
[0028]I)受污染水源通過進(jìn)水總管I進(jìn)入池體，經(jīng)加藥后從上至下流經(jīng)混合反應(yīng)室12，混合反應(yīng)室12內(nèi)設(shè)置有機(jī)械攪拌裝置2，可以根據(jù)原水水質(zhì)變化，以適時(shí)調(diào)整混合反應(yīng)強(qiáng)度；
[0029]2)經(jīng)加藥混合反應(yīng)后的原水從混合反應(yīng)室12底部向上流經(jīng)氣水接觸室13，在此區(qū)域內(nèi)原水與溶氣減壓后再經(jīng)高效溶氣釋放器3產(chǎn)生的大量微氣泡接觸，微氣泡的直徑^ 100 μ m ；
[0030]3)氣水接觸室13上部的擴(kuò)口出水流入分離作用室14的上部固液分離區(qū)，水中大部分藻類、油滴和懸浮固體被溶氣釋放的微氣泡和之后超聲波產(chǎn)生的大量超微氣泡托浮于水面，浮在水面的藻類、油類和懸浮固體被旋轉(zhuǎn)刮渣板4刮入池體一邊的排渣槽6，通過排渣管排出池外；
[0031]4)氣浮分離后的水下流經(jīng)分離作用室14中部的超聲波作用區(qū)，超聲波震蕩產(chǎn)生的超微氣泡可大大強(qiáng)化池體上部的固液分離作用；超聲波作用區(qū)內(nèi)設(shè)置有多個(gè)相互平行的超聲波震蕩器7，超聲波震蕩器7具體為管狀多翅片振動(dòng)頭，與池外的一臺(tái)高頻超聲波發(fā)生器連接，該高頻超聲波發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號(hào)經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生超聲波脈沖震蕩，通過連接管傳給多翅片振動(dòng)頭，在翅片間形成分布均勻的超聲波釋放場，以產(chǎn)生超微氣泡將水中剩余的藻類、油滴和懸浮固體托浮于水面，此處超微氣泡的直徑< 5 μ m ;根據(jù)水源水質(zhì)的變化，可以通過控制超聲波強(qiáng)度和脈沖頻率，適時(shí)調(diào)整池內(nèi)超微氣泡的數(shù)量和尺寸變化，以及超聲波空化氧化能力的大小，從而可有效地提高設(shè)備的固液分離效率、滅藻除油能力和有機(jī)污染物的降解能力、顯著地節(jié)省設(shè)備能耗；
[0032]5)經(jīng)過超聲波氣浮處理后的原水再向下流入分離作用室14底部的集水區(qū)，該集水區(qū)內(nèi)設(shè)置有穿孔集水管8，將處理后水的收集并通過出水總管9送出池外，穿孔集水管8采用非金屬材料制作，安裝在超聲波震蕩器組的下部區(qū)域；
[0033]6)池體底部的集泥斗10，可根據(jù)池內(nèi)泥渣情況，及時(shí)地將水中殘?jiān)臀勰嘟?jīng)池底排泥管11排出池外。
[0034]本實(shí)施例的有益效果在于:
[0035]①集約化的加壓溶氣氣浮工藝:在氣浮處理前必須投加藥劑使水中膠體顆粒脫穩(wěn)，雖然常規(guī)氣浮處理設(shè)備附有加藥設(shè)備，但常常沒有混合反應(yīng)設(shè)備，致使氣浮處理效率不能充分發(fā)揮，本實(shí)施例在一體化設(shè)備前部特設(shè)一格機(jī)械混合反應(yīng)室，可根據(jù)水質(zhì)變化和藥劑品種適時(shí)和靈活地調(diào)整混合反應(yīng)強(qiáng)度，以滿足氣浮高效處理的技術(shù)要求；傳統(tǒng)加壓溶氣氣浮工藝采用原水泵、空壓機(jī)、壓力溶氣灌、射流器、釋放器和回流泵等專用設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備多，占地面積大，集約化程度低，本實(shí)施例加壓溶氣氣浮工藝采用高效氣水混合泵(渦流泵)，省略了加壓泵、空壓機(jī)、射流器、溶氣罐等復(fù)雜設(shè)置；邊吸水邊吸氣、泵內(nèi)加壓混合、溶氣效率達(dá)90?100%，混合效率高，工藝先進(jìn)、操作簡單，運(yùn)行成本低；解決了傳統(tǒng)氣浮工藝不可避免的釋放器易堵塞、大氣泡翻騰及加壓泵故障等許多煩惱；微細(xì)氣泡含量大，水處理效果好；渦流泵的高效加壓混合功能，不僅可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化，還節(jié)省了投資和運(yùn)轉(zhuǎn)成本。
[0036]②集約化的多重氣浮處理效應(yīng):加壓溶氣水經(jīng)溶氣釋放器釋放出大量微氣泡，在氣水接觸室內(nèi)與原水接觸，并托浮著大量懸浮物，向上流出至設(shè)備主體上部進(jìn)行固液分離；與此同時(shí)設(shè)備主體下部超聲波作用區(qū)的超聲波空化震蕩反應(yīng)，產(chǎn)生大量超微氣泡(直徑< 5 μ m)，也托浮著水中大量懸浮物流向上部，大大強(qiáng)化了固液分離區(qū)的處理效率，在水面安裝有旋轉(zhuǎn)刮渣機(jī)，不斷地將浮渣刮入池一邊的排渣槽；這樣就在同一設(shè)備的主體上部，同步合成多重氣浮效應(yīng)(溶氣氣浮和超聲波氣浮)和自動(dòng)撇渣功能，提高了設(shè)備氣浮處理功能的集約化程度。
[0037]③集約化的超聲波工藝:在氣浮設(shè)備主體下部水流通道平行設(shè)置多組超聲波震蕩器，形成超聲波作用區(qū)，震蕩器采用管狀多翅片振動(dòng)頭，池外連結(jié)一臺(tái)高頻超聲波發(fā)生器，發(fā)生器發(fā)出的脈沖信號(hào)經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生超聲波脈沖震蕩，通過連接管傳給多翅片振動(dòng)頭，在翅片間形成分布均勻的超聲波釋放場；超聲波強(qiáng)度和頻率可調(diào)，能耗低，超聲波空化反應(yīng)產(chǎn)生的高溫、高壓和新生態(tài)羥基會(huì)有效降解水中的難生化降解有機(jī)污染物，滅菌除油效果突出；(試驗(yàn)證明超聲波幅射對(duì)藻類有強(qiáng)抑制功能)本設(shè)備將氣浮和超聲波兩項(xiàng)處理功能一體化，大大提高了設(shè)備的集約化程度。
[0038]④集約化的集水和排泥功能布置:在設(shè)備主體底部，將集水管網(wǎng)安裝在超聲波作用區(qū)下部，經(jīng)超聲波處理后的出水被穿孔集水管網(wǎng)收集，并通過出水總管送出池外；池底設(shè)置集泥斗，出口外接排泥管，并設(shè)置快開閥；集水和排泥這兩項(xiàng)功能順設(shè)備水流方向(豎向)排列和布置，顯著提高了設(shè)備的集約化程度。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備，包括池體，其特征在于所述池體由混合反應(yīng)室、氣水接觸室以及分離作用室構(gòu)成，所述混合反應(yīng)室上部與進(jìn)水總管連通，其下部與所述氣水接觸室下部連通，所述氣水接觸室下部設(shè)有溶氣釋放器，所述氣水接觸室上部擴(kuò)口與所述分離作用室上部連通；所述分離作用室內(nèi)自上而下依次設(shè)置有刮渣板、超聲波震蕩器組、穿孔集水管以及集泥斗，所述穿孔集水管與出水總管連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備，其特征在于所述混合反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置有機(jī)械攪拌裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備，其特征在于所述刮渣板的一側(cè)設(shè)置有排渣槽，所述刮渣板的設(shè)置高度與所述池體內(nèi)的液面高度相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備，其特征在于所述超聲波震蕩器組由平行間隔布置的若干超聲波震蕩器組成，所述超聲波震蕩器為管狀多翅片振動(dòng)頭，各所述超聲波震蕩器與位于所述池體外部的高頻超聲波發(fā)生器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備，其特征在于所述超聲波震蕩器組位于所述刮渣板下方1.8?2.0米處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備，其特征在于所述穿孔集水管位于所述超聲波震蕩器組下方0.2?0.3米處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波氣浮一體化水處理設(shè)備，其特征在于所述集泥斗出口外接排泥管。
【文檔編號(hào)】C02F9/08GK204138485SQ201420552942
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】張華 , 李燕飛, 路彩英 申請(qǐng)人:上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司