專利名稱：一種超聲波水處理的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波水處理的方法及其裝置即曝氣器，尤其是超聲波水處理的方法來增加水中的氧含量并處理廢水。
環(huán)境污染是現(xiàn)代社會極需解決的問題，對污水治理又是要優(yōu)先考慮的，對污水治理已經(jīng)有多種方法在運行，如常規(guī)的吸附、絮凝、生物及化學、過濾、濃縮以及用各種方法的結(jié)合，理論上上述方法可以將現(xiàn)有污水處理問題都解決，但會涉及成本和二次污染的問題，對各種污水的處理方法也要有一個擇優(yōu)的過程，實際運行的理想的污水治理設(shè)備還是較少的，如現(xiàn)在已經(jīng)使用曝氣的方法來處理工業(yè)和生活污水，大量使用曝氣設(shè)備。曝氣裝置的作用主要是將空氣中的氧溶解于水中，同時可起到攪拌水的作用。氧的溶解量即氧的利用率直接決定了廢水治理的效率，當氧的利用率越高，污水中的雜質(zhì)，如重金屬離子、有機物，會產(chǎn)生氧化物顆粒沉淀或進行有機降解，為后續(xù)處理作好的必要的準備。由此而產(chǎn)生了各種各樣的曝氣器在廢水處理的工程和設(shè)備中發(fā)揮作用，但現(xiàn)有曝氣的設(shè)備是專用機械設(shè)備，其效率低、能耗高。一般生活污水的COD300-400mg/l、BOD＜250mg/l，直接采用生化方法處理，設(shè)備的占地面積大、處理時間長、受溫度影響大。如果用絮凝方法來處理，化學藥劑(絮凝劑)的添加量又太大，必須要同時考慮到處理的水量極大和處理成本，增加了處理難度。目前，一般直接排放到江河湖海，這是造成環(huán)境污染的主要原因。
本發(fā)明的目的是提供一種超聲波水處理的方法并處理污水，同時提供處理裝置即曝氣器；本發(fā)明的目的尤其是尤其是超聲波水處理的處理方法來增加水中的氧含量的方法來處理廢水；本發(fā)明的方法以及稍加延伸后尤其是用于在有機廢水的處理、特別是生活污水的處理，本發(fā)明的方法尤其是提供一種效率高、能耗低、運行成本低的污水處理方法和曝氣器；本發(fā)明的目的還在于提供一種利用超聲波在水中增加氧氣的方法和裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種超聲波水處理的方法，其特征是利用空氣進入機械超聲波發(fā)生器在液體中產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)對液體的超聲波處理。其改進是，將空氣和液體共同輸入機械超聲波發(fā)生器，并在液體中產(chǎn)生超聲波。本發(fā)明的改進還在于在對生活有機污水的處理方法是對液體的超聲波處理后再經(jīng)過生化處理或者絮凝處理；絮凝處理的方案極多，如添加鐵、鋁鹽、高分子絮凝劑來處理污水，但本發(fā)明可以使添加量大大減少，只是原來絮凝劑的1/3以下，且沉降速度快，效果更好。
本發(fā)明的處理裝置的構(gòu)造是包括流道噴咀口和諧振腔，流道噴咀口的出口截面積小于內(nèi)部腔的截面積，諧振腔為一圓柱形空腔，流道噴咀口和諧振腔的直徑相近，流道噴咀口和諧振腔的截面互相平行。當噴口的壓力超過0.9atm時，此時氣流速度超過聲速，空氣流經(jīng)噴咀口時，噴咀前面的氣流具有周期性壓力分布，此處置有諧振腔，周圍的媒質(zhì)即可產(chǎn)生超聲輻射，流道噴咀口和諧振腔的直徑分別為D、d，諧振腔的深為1，直徑一般D＝d＝0.5-3.5mm，1＝0.5-2D，當d＝D＝1＝1mm時，f＝63KHz.一般能制成30-70KHz的超聲曝氣器。本發(fā)明使空氣的氧溶解15-21％，純氧的溶解率90-95％。
本發(fā)明充分利用超聲波的空化對分子的剪切作用，使氣液充分產(chǎn)生能量交換和乳化混融，能耗低，本發(fā)明可以利用水泵輸液的動力同時產(chǎn)生超聲物理作用，經(jīng)本發(fā)明作用的液體中含氣體比例大大提高，尤其可以使氧效果大大提高。除了上述介紹外，超聲曝氣除了提高氧的利用率來增強有機廢水的降解外，超聲機制中的超聲空化作用也能促使有機廢水中的大分子降解，這就是超聲曝氣器與傳統(tǒng)曝氣器主要區(qū)別。
本發(fā)明的特點是利用超聲來曝氣，就是采用超聲原理及傳統(tǒng)的曝氣原理結(jié)合起來的方法，充分利用了兩者方法的優(yōu)點，因此對污水的處理是充分的，甚至可以說就物理手段而言，本發(fā)明方法處理污水的效果是更好的。制造的曝氣裝置，它具有結(jié)構(gòu)簡單，曝氣所產(chǎn)生的微氣孔小而密集，氣浮效果明顯改善，甚至可以將水中雜質(zhì)直接氣浮起來。本發(fā)明溶氧速度快，即氧的利用率高；與傳統(tǒng)的曝氣器相比，可以利用水泵的輸送過程來曝氣，因而無須特殊的曝氣能耗，節(jié)能效果極為明顯，便于工程上設(shè)計的優(yōu)化，實際的運行成本可能更低，噪聲小、水處理設(shè)施的占地面積小，便于水處理的經(jīng)濟運行，尤其是生活污水處理的優(yōu)選方案。
通過采用本發(fā)明方法和超聲曝氣裝置，一些定量和半定量結(jié)果如下1.在空氣曝氣中，氧的利用率可達20％以上；在純氧曝氣中，利用率可達95％以上。
2.COD去除率可達70％以上；BOD去除率可達70％以上；停留時間和深井曝氣法相當。
3.BOD/COD比值大大提高。由于大多數(shù)有機廢水可生化性較差，通過超聲曝氣器的曝氣處理，可提高如下比值BOD/COD＞0.8-2.5，減少生化停留時間，使生化的適應性加強，有機廢水后續(xù)生化處理更加有效。
4.可絮凝性能大大提高，沉降速度加快，減少了絮凝劑的用量。
5.占地面積減少，工程、設(shè)備投資和運轉(zhuǎn)費用降低。
以下結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步說明
圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明方法的使用結(jié)構(gòu)圖如圖所示，本發(fā)明裝置的實施例中，圖1為曝氣頭4，包括流道噴咀口1和諧振腔2，流道噴咀口的出口截面積小于內(nèi)部腔的截面積，諧振腔為一圓柱形空腔3，流道噴咀口和諧振腔的直徑相近，流道噴咀口和諧振腔的截面互相平行。當噴口的壓力超過0.9atm時，在流道噴咀口和諧振腔的直徑分別為D、d，諧振腔的深為1，流道噴咀口1和諧振腔2之間的距離一般在0.5-2D的范圍。直徑一般D＝d＝0.5-3.5mm，l＝0.5-2D，當d＝D＝1mm時，l＝1.5mm時，f＝45KHz。一般容易制成30-70KHz的超聲曝氣裝置，但需要保證流道腔內(nèi)的壓力較高，一般要大于2Kg(0.2MPa)。實際運行時單頭裝置的曝氣的處理量小，可以采用多頭裝置，即在一個腔體上裝有多個本裝置，成為多頭曝氣器，其數(shù)量根據(jù)需要處理的水量等決定，典型的2-8個均可。本發(fā)明裝置經(jīng)過試驗表明可以用于空氣、氣液混合體，在單純液體時也能產(chǎn)生超聲波。因此可以用圖2所示的將水和空氣共同導入產(chǎn)生超聲波。水量更大時，可以多個多頭曝氣器來進行工藝處理。柱形諧振腔口是尖楔狀。
本發(fā)明方法用于處理生活有機污水，其COD300-400、BOD＜200，直接采用生化方法處理的效果并不好，如果用絮凝方法來處理，添加藥劑的量也太大。根據(jù)上述實施例，方法的實施例主要利用了上述裝置來進行處理本發(fā)明裝置的實施例包括增氧機也是其中之一，本發(fā)明提供了一種泵式增氧機，利用圖2所示方式將空氣進入，在流道的壓力較高的情況下，本發(fā)明可將的氧氣充分溶解在水中。本裝置的噪音低，增氧效果好，可以用于各類水產(chǎn)養(yǎng)殖。
水泵采用蝸流泵或螺桿泵等高壓泵，其輸出端壓力較高，然后經(jīng)過并聯(lián)分流的方式如圖2所示的射流器。即每高壓泵的輸出可以并聯(lián)連接2-18個射流器。
圖2所示的射流器是一種獨特的設(shè)計，否則圖1的結(jié)構(gòu)只能通入壓縮空氣或氧氣。利用圖2射流器可以在液體的泵送時將氧氣導入曝氣，其結(jié)構(gòu)是，設(shè)有一射流管，射流管連接高壓腔，與曝氣頭4連通的流道腔5是一包裹射流管6的容器，容器與射流管相接觸的部位是一狹窄變形管道7，將一長通氣管8從容器9的側(cè)壁連接引出，實際使用中，射流器和曝氣頭均沉入水內(nèi)，而長通氣管8從空氣中導入氣體。
以下為方法的實施例方法1本發(fā)明的改進還在于在對生活有機污水的處理方法是對液體的超聲波處理后，處理條件當噴口的壓力超過1Kg時，在流道噴咀口和諧振腔的直徑分別為D、d，諧振腔的深為1，當d＝D＝1mm時，1＝1.5mm時，f＝45KHz.。再經(jīng)過絮凝和自然沉降或斜管沉降)處理，并經(jīng)過濾；效果極為明顯，水質(zhì)達到二級排放標準。
方法2本發(fā)明的改進還在于在對生活有機污水的處理方法是對水的超聲波處理后再經(jīng)過絮凝處理；根據(jù)水質(zhì)的情況，如生活污水的范圍COD300-1000mg/l、BOD＜250mg/l，添加200-1500PPm的硫酸鐵，5分鐘完成絮凝。水質(zhì)達到一級排放標準。
方法3本發(fā)明的改進還在于在對生活有機污水的處理方法是對污水的超聲波處理后再經(jīng)過絮凝處理；根據(jù)水質(zhì)的情況，如生活污水的范圍COD300-500mg/l添加200-300PPm的硫酸鐵和鋁復合劑，3分鐘完成絮凝。水質(zhì)達到二級排放標準。
方法4本發(fā)明的改進還在于在對生活有機污水的處理方法是生活污水的范圍COD300-500mg/l，對污水的超聲波處理后，直接進入生化池進行生化處理；同時進行耗氧和厭氧生化作用，水質(zhì)達到一級排放標準。
方法5本發(fā)明的改進還在于在對生活有機污水的處理方法是生活污水的范圍COD500-1000mg/l對污水的超聲波處理后再經(jīng)過絮凝后再進行生化處理；添加100-500PPm的鋁復合凈水劑，2分鐘完成絮凝。綜合處理后水質(zhì)達到二級排放標準。
上述處理后可能還經(jīng)過過濾，這也是本發(fā)明的范圍。用f＝64KHz的超聲處理也使用權(quán)本發(fā)明方法取得預定效果。壓力太低，超聲效果差。所以要保證曝氣頭4連通的流道腔內(nèi)的壓力。
權(quán)利要求
1.一種超聲波水處理的方法，其特征是利用空氣進入機械超聲波發(fā)生器在液體中產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)對液體的超聲波處理。
2.由權(quán)利要求1所述的超聲波水處理的方法，其特征是將空氣和液體共同輸入機械超聲波發(fā)生器，并在液體中產(chǎn)生超聲波。
3.由權(quán)利要求1所述的超聲波水處理的方法，其特征是在對有機污水的處理方法是對液體的超聲波處理后再經(jīng)過生化處理或者絮凝處理。
4.由權(quán)利要求1所述的超聲波水處理的方法，其特征是在對有機污水的處理方法是對液體的超聲波處理后先經(jīng)過絮凝處理再經(jīng)生化處理。
5.由權(quán)利要求1所述的超聲波水處理的方法，其特征是在對有機污水的處理方法是對液體的超聲波處理后再經(jīng)過沉降處理。
6.一種超聲波水處理的裝置，其特征是包括流道噴咀口(1)和諧振腔(2)，流道噴咀口的出口截面積小于內(nèi)部腔的截面積，諧振腔為一圓柱形空腔(3)，流道噴咀口和諧振腔的直徑相近，流道噴咀口和諧振腔的截面互相平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波水處理的裝置，其特征是即在一個腔體上裝有2-18個頭而成為多頭曝氣器。
8.由權(quán)利要求6、7所述的超聲波水處理的裝置，其特征是設(shè)有射流器，結(jié)構(gòu)是設(shè)有一射流管(6)，射流管連接高壓腔，與曝氣頭(4)連通的流道腔(5)是一包裹射流管(6)的容器(9)，容器與射流管相接觸的部位是一狹窄變形管道(7)，將一長通氣管(8)從容器(9)管壁側(cè)部引入。
9.由權(quán)利要求所述的超聲波水處理的裝置，其特征是每高壓泵的輸出可以并聯(lián)連接2-18個射流器。
10.由權(quán)利要求6所述的超聲波水處理的裝置，其特征是流道噴咀口和諧振腔的直徑分別為D、d，諧振腔的深為1，流道噴咀口1和諧振腔2之間的距離一般在0.5-2D的范圍，直徑一般D＝d＝0.5-3.5mm，1＝0.5-2D。
全文摘要
一種超聲波水處理的方法,利用空氣進入機械超聲波發(fā)生器在液體中產(chǎn)生超聲波,實現(xiàn)對液體的超聲波處理。本發(fā)明的特點是:利用超聲來曝氣,就是采用超聲原理及傳統(tǒng)的曝氣原理結(jié)合起來的方法,充分利用了兩者方法的優(yōu)點,因此對污水的處理是充分的,甚至可以說就物理手段而言,本發(fā)明方法處理污水的效果是更好的。
文檔編號C02F1/36GK1258645SQ9912067
公開日2000年7月5日 申請日期1999年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月30日
發(fā)明者汪峰 申請人:汪峰