CN104926006A - 一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置及方法 - Google Patents

一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置及方法，由原水储罐、配药罐、带射流器的化学反应釜、混响超声反应器和纯水储罐等主要设备组成，处理工艺：一是配药罐内的化学药剂与原水在离心泵内预混合后，通过射流器进入化学反应釜混合与反应，再进入混响超声反应器再进行超声杀菌和有机物降解；二是来自储水罐中的原水经离心泵进入混响超声反应器初步杀菌，从超声反应器出来的水与来自配药罐的化学药剂在离心泵内预混合后，通过射流器进入化学反应釜进行充分混合和杀菌；由于传统化学法处理饮水工艺中耦合连续式混响超声场的作用，减少了化学药剂用量，有效降低了化学杀菌中产生的有害副产物，提高杀菌效果，降低能耗。

Description

一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置及方法
技术领域
本发明涉及饮用水处理领域，尤其涉及一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置及方法。
背景技术
随着工业污染物、农业污染物、生活污染物等大量未经处理排放，我国地下水和地表水的污染日益加剧，造成饮用水源地水质污染严重。饮用水处理厂传统的灭菌设备和工艺已难以保障出水完全达到我国的生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)的要求，对城乡居民饮水安全构成威胁。同时，随着人们的生活质量不断提高，对饮用水的要求也越来越高。
氯消毒法是目前大部分饮用水处理厂常规使用的消毒方法。但是水经氯消毒后会产生多种有害物质，如三氯甲烷、氯乙酸等致癌、致畸、致突变的“三致”消毒副产物；且不能有效杀死隐孢子虫及其孢囊。随着饮用水源水质的污染严重，氯消毒法副作用更加突出，直接威胁到人们的身体健康。
超声波具有高频率、强穿透力、能量集中等特点。超声波杀菌法对设备要求低，无二次污染，且操作简单。但大量饮水处理单独使用超声波灭菌法能耗较大。
发明内容
本发明的目的在于综合化学法和超声波灭菌技术的特点，实现优势互补，在常规化学法灭菌工艺基础上耦合多频率的超声场，提供一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置及方法，以减少化学杀菌剂用量，提高杀菌除污效果，有效降解微量有机污染物，降低出水水中化学杀菌副产物和余氯，同时降低能耗和杀菌成本，保障饮水安全。
本发明通过下述技术方案实现：
一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置，包括原水储罐1-1、配药罐1-2、纯水储罐1-5、化学反应釜1-6、混响超声反应器1-8、A离心泵1-10-A、B离心泵1-10-B；
所述原水储罐1-1和配药罐1-2通过管路分别与A离心泵1-10-A的入口连接；在配药罐1-2与A离心泵1-10-A的入口管路上设有A流量计1-4-A；
所述A离心泵1-10-A的出口通过管路分别与化学反应釜1-6的入口和混响超声反应器1-8的入口连接；在A离心泵1-10-A的出口处设有B流量计1-4-B；
所述化学反应釜1-6的出口通过管路分别连接纯水储罐1-5和混响超声反应器1-8的入口连接；
所述混响超声反应器1-8的出口通过管路与纯水储罐1-5及B离心泵1-10-B的入口连接；
所述配药罐1-2通过A流量计1-4-A与混响超声反应器1-8的出口管路连接，混响超声反应器1-8的出口管路连接B离心泵1-10-B的入口，混响超声反应器1-8的出口管路中的流体同时被吸入B离心泵1-10-B，B离心泵1-10-B的出口通过管路连接化学反应釜1-6的入口。
所述混响超声反应器1-8由两个并联的单元组成，每个单元内均自下而上分别设置有两组频率不同的超声换能器3-8，这两组频率不同的超声换能器3-8分别设置在混响超声反应器1-8的两侧，两侧间距根据所选频率设计为超声波半波长的整数倍。
该超声换能器3-8每一组分为三个，与另一组的三个交错排列；每一列中的三个超声换能器3-8频率相同。
所述混响超声反应器1-8每个单元自上而下依次设有五个不同高度的出液口3-4。所述原水储罐1-1内设有电加热装置1-3。
所述混响超声反应器1-8设有温度传感器1-13，外部设有冷却水夹套3-5，混响超声反应器1-8由超声发生控制器1-12控制。
所述化学反应釜1-6内安装有喷射器1-7，喷射器1-7的喷头设置在化学反应釜1-6的内底部，其形状呈喇叭状。
所述化学反应釜1-6的出口，是由自上而下依次五个不同高度的出口2-4构成。
上述连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置对饮用水处理的方法：
一种方法是配药罐1-2内的化学试剂经A流量计1-4-A计量后与来自储水罐1-1并经过计量的原水在A离心泵1-10-A内预混合，在A离心泵1-10-A的作用下，经喷射器1-7于化学反应釜1-6内充分混合并反应后，进入混响超声反应器1-8进行超声杀菌和有机物降解，得到的纯净水进入纯水储罐1-5。
另一种方法是来自储水罐1-1中的原水在A离心泵1-10-A的作用下经计量后进入混响超声反应器1-8，进行微生物降解和初步杀菌，从混响超声反应器1-8出来的水和来自配药罐1-2并经计量的化学试剂在B离心泵1-10-B内预混合，并于化学反应釜1-6内充分混合与反应后，得到的纯净水进入纯水储罐1-5。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明在常规化学法灭菌工艺基础上耦合连续式混响超声场处理饮用水，可实现两种不同安全饮水处理工艺，达到强化灭菌和减少化学试剂的效果。
本发明的化学反应釜内安装喷射器，喷射器将离心泵输送来的高能量液体喷射撞击釜底，形成的喷射流和反射流，在釜内形成高效混合，有效增加液体间的分散和传质，能使化学试剂有效的渗透到微生物细胞内，从而强化杀菌效果，减少化学试剂的用量和反应时间。
本发明的混响超声反应器的设计符合超声驻波的形成条件，驻波声场中的高密度声能有利于分散聚集在一起的微生物团，破坏微生物细胞，同时，超声波的作用使水生成的强氧化性基团羟基和由羟基形成的过氧化水具有一定的杀菌效果，可使化学试剂的投入量显著减少，同时，通过超声降解作用，余氯、氯化副产物和其他有机污染物有效降低，水质得到提高。
本发明的混响超声反应器内有温度传感器，实时监控超声反应器内温度，通过调节超声反应器外夹套内流体的流量可对超声反应器内温度进行有效控制，研究超声作用产生的温度变化对微生物灭活的影响，确定杀菌的最佳温度范围。
本发明的混响超声反应器和化学反应釜都各设有5个位置高度不同的出液口，可以通过控制出液口的开关来选择不同的反应时间，寻找混响超声场与化学法的有利耦合方式。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为图1中的化学反应釜结构示意图。
图3为图1中的混响超声反应器结构示意图。
图4为图3中的混响超声反应器侧视结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至4所示。本发明一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置，包括原水储罐1-1、配药罐1-2、纯水储罐1-5、化学反应釜1-6、混响超声反应器1-8、A离心泵1-10-A、B离心泵1-10-B；
所述原水储罐1-1和配药罐1-2通过管路分别与A离心泵1-10-A的入口连接；在配药罐1-2与A离心泵1-10-A的入口管路上设有A流量计1-4-A；
所述A离心泵1-10-A的出口通过管路分别与化学反应釜1-6的入口和混响超声反应器1-8的入口连接；在A离心泵1-10-A的出口处设有B流量计1-4-B；
所述化学反应釜1-6的出口通过管路分别连接纯水储罐1-5和混响超声反应器1-8的入口连接；
所述混响超声反应器1-8的出口通过管路与纯水储罐1-5及B离心泵1-10-B的入口连接；混响超声反应器1-8采用直立长方体式。
所述配药罐1-2通过A流量计1-4-A与混响超声反应器1-8的出口管路连接，混响超声反应器1-8的出口管路连接B离心泵1-10-B的入口，混响超声反应器1-8的出口管路中的流体同时被吸入B离心泵1-10-B，B离心泵1-10-B的出口通过管路连接化学反应釜1-6的入口。
所述混响超声反应器1-8由两个并联的单元组成，每个单元内均自下而上分别设置有两组频率不同的超声换能器3-8，这两组频率不同的超声换能器3-8分别设置在混响超声反应器1-8的两侧。
该超声换能器3-8每一组分为三个，与另一组的三个交错排列；每一列中的三个超声换能器3-8频率相同。超声换能器3-8对射距离根据所选频率进行计算确定，使超声波反应器的宽度设计为超声波半波长的整数倍，在混响超反应器中形成高密度声能的驻波混响超声场。利用高密度声能，可有效破坏微生物聚集在一起形成的絮凝团，从而有利于化学试剂的有效渗入，提高杀菌效果。
所述混响超声反应器1-8每个单元自上而下依次设有五个不同高度的出液口3-4。混响超声反应器1-8的顶部设有温度计1-13。
所述混响超声反应器1-8设有温度传感器1-13，外部设有冷却水夹套3-5，混响超声反应器1-8由超声发生控制器1-12控制。通过对冷却水夹套3-5中流体流量及温度的调节来控制混响超声反应器内的温度，观察不同温度对超声杀菌效果，并保持超声反应器最佳操作温度。
所述化学反应釜1-6内安装有喷射器1-7，喷射器1-7的喷头设置在化学反应釜1-6的内底部，其形状呈喇叭状。喷射器1-7的作用在于使化学反应釜内液体保持高度混合，有效增加液体间分散和传质，能使化学试剂有效的渗透到微生物细胞内，以强化杀菌效果，减少化学试剂的用量和反应时间。
化学反应釜设有排气口2-2和温度测量装置2-1，温度测量装置2-1便于釜内温度的测量，通过液体流速的调节和对原水储水罐中电加热装置1-3的控制能有效地调节化学反应釜内的温度，研究不同温度对实验效果的影响。
所述化学反应釜1-6的出口，是由自上而下依次五个不同高度的出口2-4构成。化学反应釜1-6的底部设有排污口1-14，顶部设有排气孔1-15。
饮用水处理的方法有如下两种：
一种是配药罐1-2内的化学试剂经A流量计1-4-A计量后与来自储水罐1-1并经过计量的原水在A离心泵1-10-A内预混合，在A离心泵1-10-A的作用下，经喷射器1-7于化学反应釜1-6内充分混合并反应后，进入混响超声反应器1-8进行超声杀菌和有机物降解，得到的纯净水进入纯水储罐1-5。
另一种是来自储水罐1-1中的原水在A离心泵1-10-A的作用下经计量后进入混响超声反应器1-8，进行微生物降解和初步杀菌，从混响超声反应器1-8出来的水和来自配药罐1-2并经计量的化学试剂在B离心泵1-10-B内预混合，并于化学反应釜1-6内充分混合与反应后，得到的纯净水进入纯水储罐1-5。
如上所述，鉴于化学法与超声波灭菌法的优缺点，连续式混响超声场耦合化学法饮用水安全处理方法将两种方法的优点得以放大，缺点得到相互补偿，具有减少化学试剂用量和提高灭菌效果的特点。超声能产生一系列的物理效应(如空化效应、湍动效应、微扰效应、界面效应和均能效应)能破坏微生物的团簇现象，增大传质效果，使化学试剂能有效进入微生物细胞内发生作用，提高灭菌效果。超声波强化传质作用使化学试剂在水中分布更均匀，从而化学试剂用量减少，且不存在杀菌死角。另外，由于超声波的作用，水分解产生氧化能力强的羟基自由基和氧自由基，羟基自由基形成强氧化剂过氧化氢，这些强氧化性物质不仅能灭菌，还能与化学杀菌产生的氯副产物作用，大大提高了出水质量。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置，其特征在于：包括原水储罐(1-1)、配药罐(1-2)、纯水储罐(1-5)、化学反应釜(1-6)、混响超声反应器(1-8)、A离心泵(1-10-A)、B离心泵(1-10-B)；
所述原水储罐(1-1)和配药罐(1-2)通过管路分别与A离心泵(1-10-A)的入口连接；在配药罐(1-2)与A离心泵(1-10-A)的入口管路上设有A流量计(1-4-A)；
所述A离心泵(1-10-A)的出口通过管路分别与化学反应釜(1-6)的入口和混响超声反应器(1-8)的入口连接；在A离心泵(1-10-A)的出口处设有B流量计(1-4-B)；
所述化学反应釜(1-6)的出口通过管路分别连接纯水储罐(1-5)和混响超声反应器(1-8)的入口连接；
所述混响超声反应器(1-8)的出口通过管路与纯水储罐(1-5)及B离心泵(1-10-B)的入口连接；
所述配药罐(1-2)通过A流量计(1-4-A)与混响超声反应器(1-8)的出口管路连接，混响超声反应器(1-8)的出口管路连接B离心泵(1-10-B)的入口，混响超声反应器(1-8)的出口管路中的流体同时被吸入B离心泵(1-10-B)，B离心泵(1-10-B)的出口通过管路连接化学反应釜(1-6)的入口。
2.根据权利要求1所述的连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置，其特征在于：所述混响超声反应器(1-8)由两个并联的单元组成，每个单元内均自下而上分别设置有两组频率不同的超声换能器(3-8)，这两组频率不同的超声换能器(3-8)分别设置在混响超声反应器(1-8)的两侧。
3.根据权利要求2所述的连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置，其特征在于：该超声换能器(3-8)每一组分为三个，与另一组的三个交错排列；每一列中的三个超声换能器(3-8)频率相同。
4.根据权利要求2所述的连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置，其特征在于：所述混响超声反应器(1-8)每个单元自上而下依次设有五个不同高度的出液口(3-4)。
5.根据权利要求2所述的连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置，其特征在于：所述混响超声反应器(1-8)设有温度传感器(1-13)，外部设有冷却水夹套(3-5)，混响超声反应器(1-8)由超声发生控制器(1-12)控制。
6.根据权利要求1所述的连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置，其特征在于：所述化学反应釜(1-6)内安装有喷射器(1-7)，喷射器(1-7)的喷头设置在化学反应釜(1-6)的内底部，其形状呈喇叭状。
7.根据权利要求6所述的连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置，其特征在于：所述化学反应釜(1-6)的出口，是由自上而下依次五个不同高度的出口2-4构成。
8.根据权利要求1所述的连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置，其特征在在于：原水储罐(1-1)内设有电加热装置(1-3)。
9.采用权利要求1至8中任一项所述连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置对饮用水处理的方法，其特征在于包括如下步骤：
配药罐(1-2)内的化学试剂经A流量计(1-4-A)计量后与来自原水储罐(1-1)并经过计量的原水在A离心泵(1-10-A)内预混合，在A离心泵(1-10-A)的作用下，经喷射器(1-7)于化学反应釜(1-6)内充分混合并反应后，进入混响超声反应器(1-8)进行超声杀菌和有机物降解，得到的纯净水进入纯水储罐(1-5)。
10.采用权利要求1至8中任一项所述连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置对饮用水处理的方法，其特征在于包括如下步骤：
来自原水储罐(1-1)中的原水在A离心泵(1-10-A)的作用下经计量后进入混响超声反应器(1-8)，进行微生物降解和初步杀菌，从混响超声反应器(1-8)出来的水和来自配药罐(1-2)并经计量的化学试剂在B离心泵(1-10-B)内预混合，并于化学反应釜(1-6)内充分混合与反应后，得到的纯净水进入纯水储罐(1-5)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116299381A (zh) * 2023-05-19 2023-06-23 中国海洋大学 叠加海底山杂波耦合效应的深海混响快速预报方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050032168A (ko) * 2003-10-01 2005-04-07 효성에바라환경엔지니어링 주식회사 자외선 살균장치 및 활성탄소섬유 여과장치를 구비한간이정수처리장치 및 정수처리공정
CN1962474A (zh) * 2006-11-22 2007-05-16 哈尔滨工业大学 一种去除水中污染物的方法
CN101391822A (zh) * 2008-10-31 2009-03-25 华南理工大学 一种异形套管混响超声场连续式污水处理装置
CN203946937U (zh) * 2014-04-04 2014-11-19 厦门理工学院 一种强化氯胺消毒水处理装置
CN204727708U (zh) * 2015-05-29 2015-10-28 华南理工大学 一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050032168A (ko) * 2003-10-01 2005-04-07 효성에바라환경엔지니어링 주식회사 자외선 살균장치 및 활성탄소섬유 여과장치를 구비한간이정수처리장치 및 정수처리공정
CN1962474A (zh) * 2006-11-22 2007-05-16 哈尔滨工业大学 一种去除水中污染物的方法
CN101391822A (zh) * 2008-10-31 2009-03-25 华南理工大学 一种异形套管混响超声场连续式污水处理装置
CN203946937U (zh) * 2014-04-04 2014-11-19 厦门理工学院 一种强化氯胺消毒水处理装置
CN204727708U (zh) * 2015-05-29 2015-10-28 华南理工大学 一种连续混响超声场耦合化学法饮水安全处理装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116299381A (zh) * 2023-05-19 2023-06-23 中国海洋大学 叠加海底山杂波耦合效应的深海混响快速预报方法及系统
CN116299381B (zh) * 2023-05-19 2023-08-15 中国海洋大学 叠加海底山杂波耦合效应的深海混响快速预报方法及系统

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