CN108147499A - 污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水净化时中间过程所用设备的技术领域，提供了一种污水处理系统，包括：超声波处理器、混合器和多个折流切锉部，所述超声波处理器与所述混合器连通；所述超声波处理器能够产生超声波，超声波能够作用于混合物料；多个所述折流切锉部交错设置在所述混合器的内部，在所述混合器的内部形成蛇形的流通通道；所述折流切锉部用于切割经由所述超声波处理器处理的混合物料。采用上述超声波污水处理系统，能够使混合物料混合的更加均匀，使化学反应更加充分，从而达到较好的污水净化效果。

Description

污水处理系统

本申请是申请号为201510819471X，申请日为2015年11月20日，发明创造名称为“超声波污水处理系统”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及污水净化时中间过程所用设备的技术领域，尤其是涉及超声波污水处理系统。

背景技术

在我国城市化规模不断扩展和工业化程度不断提高的进程中，会产生大量的难以处理的工业污水和生活污水，污水内含有的主要污染物包括有机污染物、好氧或者厌氧污染物、植物污染物、有毒污染物和放射性污染物，等等，水质复杂，毒性大，氨氮、COD(化学需氧量)含量比较高，因此，怎样处理工业污水，使其满足环保的要求，就显得尤为重要。

由于上述污水中通常含有大量的有机大分子物质、颗粒状或者粉尘状物质，现有技术中，在处理上述污水内的有机大分子物质、颗粒状或者粉尘状物质时，通常会向污水内加入氧化剂、催化剂、絮凝剂或者助凝剂，通过混合物料内部的化学反应，来除去有机大分子物质、颗粒状或者粉尘状物质。

混合物料的化学反应是否充分，取决于混合物料混合的均匀程度，混合物料混合越均匀，化学反应就会越充分，从而除污净化效果也越好；现有技术中，通常采用长时间的搅拌来混合污水、污泥和氧化剂、催化剂以及絮凝剂，但是采用上述方法，并不能使混合物料达到分子、离子级的充分混合，这就会影响污水的处理效果。

发明内容

本发明的目的在于提供超声波污水处理系统，以解决现有技术中存在的污水与氧化剂、催化剂不能充分混合，从而影响污水净化效果的技术问题。

本发明提供的一种超声波污水处理系统，包括：超声波处理器、混合器和多个折流切锉部，所述超声波处理器与所述混合器连通；所述超声波处理器能够产生超声波，超声波能够作用于混合物料；

多个所述折流切锉部交错设置在所述混合器的内部，在所述混合器的内部形成蛇形的流通通道；所述折流切锉部用于切割经由所述超声波处理器处理的混合物料。

进一步，每个所述折流切锉部均包括折流板和多个棱刺，所述折流板设置在所述混合器的内侧壁上，多个所述棱刺设置在所述折流板上。

进一步，所述棱刺的形状为锥形。

进一步，所述混合器包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体连接设置，多个所述折流板交错设置在所述第一壳体和所述第二壳体的内侧壁上。

进一步，所述混合器还包括第一进料管和第一出料管，所述第一进料管和所述第一出料管分别与所述混合器的两端连接；且所述第一进料管远离所述混合器的一端与所述超声波处理器连接。

进一步，所述超声波处理器包括两端开口的中空壳体、电源变送器和模芯；所述模芯设置在所述壳体的内部，且所述模芯与所述壳体之间形成流动空间，所述流动空间用于使所述混合物料通过；

所述电源变送器与所述模芯电连接，且所述电源变送器和所述模芯配合能够在所述壳体的内部产生超声波，超声波能够作用于所述混合物料。

进一步，所述超声波处理器还包括套环和多个支撑连杆，所述套环套设在所述模芯的外部，所述支撑连杆的一端与所述套环连接，另一端与所述壳体的内侧壁连接。

进一步，所述模芯还包括密封的外壳，所述外壳上设置有通管，所述通管远离所述外壳的一端设置在所述壳体的外侧壁上；

所述外壳和所述壳体之间的空间为所述流动空间；所述电源变送器的导线通过所述通管与所述模芯电连接。

进一步，所述超声波处理器还包括第二进料管、第二出料管和高压计量泵，所述第二进料管和所述第二出料管分别与所述壳体的两端口连接；

且所述第二出料管远离所述壳体的一端与所述混合器连通，所述第二进料管上设置有多个支管，所述高压计量泵用于将物料输送至所述第二进料管和多个所述支管。

进一步，还包括控制单元，所述控制单元与所述电源变送器电连接，用于调整向所述电源变送器输出的电信号的指令参数。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本发明提供的超声波污水处理系统，包括超声波处理器、混合器和多个折流切锉部；超声波处理器能够产生超声波，且该超声波能够作用于待净化的混合物料，混合物料受到来自超声波强烈的作用，从而发生瞬间的高温、高压与空化效应，混合物料内有机大分子物质的化学键破碎、离解断键，从而形成小分子或者离子，此时，氧化剂和催化剂能够迅速地充分地与上述小分子和离子混合；经由超声波处理的混合物料进入混合器，设置在混合器内部的多个折流切锉部能够将残留的大颗粒、大分子物质切割或者刺破成小颗粒、小分子的物质；且，多个折流切锉部交错设置在混合器的内部，从而在混合器的内部形成蛇形的流通通道，混合物料从该流通通道流过时能够与每一个折流切锉部接触，从而与折流切锉部产生强烈的切、矬、擦、挤、压等作用，能够进一步地混合污水和氧化剂以及催化剂，从而使化学反应更加充分，达到净化污水的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的超声波污水处理系统的结构示意图。

附图标记：

1-混合器；2-折流切锉部；3-壳体；

4-模芯；5-流动空间；6-控制单元；

7-连接法兰；8-套环；9-支撑连杆；

11-第一出料管；21-折流板；22-棱刺；

31-第二进料管；32-支管；41-预应力螺杆；

42-陶瓷片；43-半导体电极片；44-外壳。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供的一种超声波污水处理系统，包括：超声波处理器、混合器1和多个折流切锉部2，超声波处理器与混合器1连通；超声波处理器能够产生超声波，超声波能够作用于混合物料；多个折流切锉部2交错设置在混合器1的内部，在混合器1的内部形成蛇形的流通通道；折流切锉部2用于切割经由超声波处理器处理的混合物料。

下面以物料为污水，在污水内加入氧化剂、催化剂、絮凝剂等物质为例进行说明，污水可以选择各类需要处理的废水，例如：超高浓度的污水、印染污水、电镀污水，垃圾渗滤液、水解液等等，在上述污水中，通常会有较多的有机大分子物质、固体颗粒或者粉末状的化学污染物质存在。混合物料是指污水、氧化剂、催化剂或者絮凝剂，等多种物质的混合。

需要说明的是，当使用的氧化剂为高能水时，使用本实施例提供的超声波污水处理系统处理污水的效果更佳；所谓高能水是指：在人为条件下克服了亨利定理对氧族元素溶解密度值的极限，令单位的溶解氧(即DO值)的密度值超过饱和极限值以上的分子态的高溶氧水；一般的，处理污水用的高能水的DO值大于等于60mg/L，必要时≥150～300mg/L。

超声波处理器的主要作用是生成超声波，并使超声波作用与混合物料，因此，凡是能够达到上述作用的构件都可以是本实施例所指的超声波处理器；超声波是一种频率高于20000Hz(赫兹)的高频可调的振动波、振动场或者振动束，每秒的振动次数高达100万次可调，瞬间的高压能够达到3000Mpa的大气压强，瞬间高温高达1010℃/s，每400μs即可完成一次高温、高压振动空化效应。

混合器1可以有多种选择，只要是包括至少两个开口而其余位置密封的构件即可，例如：圆管或者方管，等等；作为一种优选的方案，混合器1选择横截面为圆形的容器，即，混合器1为圆管，由于市面上大部分的管路均为圆管，因此，采用圆管可以方便混合器1与其他管路连接。

折流切锉部2的主要作用是对混合物料进行挤、压、切、锉，同时还能够实现折流的目的；因此，凡是能够实现上述功能的构件都可以作为本实施例所提供的折流切锉部2。

所谓对混合物料进行挤、压、切、锉，是指：通过挤、压、切、锉、刺、碰撞等作用，将混合物料中的大颗粒以及大分子物质，变为小颗粒以及小分子的物质；所指折流，是指：改变混合物料在混合器1内的流动方向，使其流动方向呈蛇形延时流通。

多个折流切锉部2交错设置在混合器1的内部形成蛇形的流通通道，是指：多个折流切锉部2均位于不同平面上，由上游而来的混合物料会与每一个折流切锉部2接触碰撞，使混合物料可以被多次挤、压、切、锉、刺和碰撞，最大限度的破坏大颗粒和大分子物质，使其变成微小的颗粒，从而使混合物料混合的更加均匀和充分，使化学反应更加彻底，使污水净化效果更加理想。

本实施例提供的超声波污水处理系统，包括超声波处理器、混合器1和多个折流切锉部2；超声波处理器能够产生超声波，且该超声波能够作用于待净化的混合物料，混合物料受到来自超声波强烈的作用，从而发生高温、高压、空化效应，混合物料内有机大分子物质的化学键被破碎、离解、断键，从而形成小分子或者离子，此时，氧化剂和催化剂能够迅速地充分地与上述小分子和离子混合；经由超声波处理的混合物料进入混合器1，设置在混合器1内部的多个折流切锉部2能够将残留的大颗粒、大分子物质切割或者刺破成小颗粒、小分子的物质；且，多个折流切锉部2交错设置在混合器1的内部，从而在混合器1的内部形成蛇形的流通通道，混合物料从该流通通道流过时能够与每一个折流切锉部2接触，从而被折流切锉部2作用，能够进一步地混合污水和氧化剂以及催化剂，从而使化学反应更加充分，达到净化污水的效果。

在上述实施例的基础上，具体地，每个折流切锉部2均包括折流板21和多个棱刺22，折流板21设置在混合器1的内侧壁上，多个棱刺22设置在折流板21上。

折流板21设置在混合器1的内侧壁上，可以是可拆卸的，也可以是不可拆卸的，具体连接方式有很多种选择，例如：焊接、插合连接、铸造、压膜连接等等。

作为一种优选的方案，折流板21与混合器1的内侧壁通过焊接的方式连接，焊接可以确保二者之间连接的牢固性，避免折流板21在长时间被混合物料碰撞后而脱落的情况出现。

为了确保所有混合物料在混合器1中均是沿着蛇形的流动通道流动的，折流板21与混合器1之间应是无缝连接。

棱刺22能够切、锉以及刺破混合物料中的大颗粒以及大分子物质，其可以是直径较小的圆柱体、也可以是针状、片状、螺纹状的结构，等等；棱刺22的数量应为多个，布满折流板21为最好。

在上述实施例的基础上，具体地，棱刺22的形状为锥形。

锥形的棱刺22，直径较大的一端设置在折流板21上，这样二者之间的接触面积较大，从而确保棱刺22能够牢固的位于折流板21上，长时间使用后而不至于脱落。锥形的棱刺22，结构较为锋利，对大颗粒以及大分子物质的切、锉、刺，等作用更加明显。

在上述实施例的基础上，具体地，混合器1包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体连接设置，多个折流板21交错设置在第一壳体和第二壳体的内侧壁上。

在本实施例提供的折流混合器1未组装之前，第一壳体和第二壳体为单独的两个个体，需要组装时，首先在第一壳体和第二壳体的对应位置交错的设置折流板21，然后再将第一壳体和第二壳体用法兰盘的形式拼接成混合器1。

相对于在成型的圆管中安装折流板21，采用上述结构，安装折流板21的操作更加简化、方便，便于实施，而且还会节省安装时间，提高组装生产的效率。

第一壳体和第二壳体之间的连接方式有很多种选择，例如：焊接、插接或者扣合，等等。采用焊接的方法连接第一壳体和第二壳体，不仅可以确保二者牢固地连接，而且还可以保证在使用过程中混合物料不会泄露。

在上述实施例的基础上，具体地，混合器1还包括第一进料管和第一出料管11，第一进料管和第一出料管11分别与混合器1的两端连接；且第一进料管远离混合器1的一端与超声波处理器连接。

第一进料管的一端与超声波处理器连接，另一端与混合器1连接，从而使经由超声波处理的混合物料能够进入混合器1进行深入混合，在混合器1内充分混合后并发生了化学反应的混合物料，从第一出料管11流出，被引入后续的净化流程中继续净化。

在上述实施例的基础上，具体地，超声波处理器包括两端开口的中空壳体3、电源变送器和模芯4；模芯4设置在壳体3的内部，且模芯4与壳体3之间形成流动空间5，流动空间5用于使混合物料通过；电源变送器与模芯4电连接，且电源变送器和模芯4配合能够在壳体3的内部产生超声波，超声波能够作用于混合物料。

模芯4的功能是将输入的电功率转换成机械功率，即，超声波，再传递出去；电源变送器的功能是将市电转换成与模芯4相匹配的高频交流电信号，从而驱动模芯4工作；二者的配合能够产生超声波。

模芯4包括预应力螺杆41、多个陶瓷片42和多个半导体电极片43，多个陶瓷片42和多个半导体电极片43相互间隔地套设在预应力螺杆41上；半导体电极片43与电源变送器电连接。制成半导体电极片43的材料可以有多种选择，例如：稀土合金、半导体、铜合金或者镍铬合金，等等。

陶瓷片42和半导体电极片43间隔地套设在预应力螺杆41上，陶瓷片42和半导体电极片43的形状为圆环形，这就大大减小了半导体电极片43的投影范围，减小了其所占用的空间，能够减小保护外壳44的体积，从而减小整个模芯4的体积，使其更加方便的放入壳体3的内部。

多个陶瓷片42上均设置有缺口，缺口用于使半导体电极片43的一部分露出。需要说明的是，半导体电极片43露出的一部分用于与电源变送器电连接，这就提高了半导体电极片43焊接位的面积，增加了焊接部位的强度，从很大程度上减少了半导体电极片43断裂的情况，从而减少模芯4的故障率。

半导体电极片43与电源变送器的导线采用超声波焊接的方式连接。通过超声波焊接，将半导体电极片43的分子与电源变送器的导线的分子进行重新组合，进而连接，导电性能较好、电阻极低、焊接强度较高，避免因为温度的升高而造成导线与半导体电极片43脱落现象的产生。

开启电源变送器后，模芯4产生的瞬间高温达1010℃、破坏力是10000PS(PS：马力，是计量功率的单位)的强超声波能够充分地对污水、氧化剂和催化剂的混合物料进行分子级离子的攻击，令污水内的大小分子产生空化效应，从而使污水中的有机大分子物质的化学键破碎、断裂，此时氧化剂和催化剂分子能够迅速瞬间即可融入污水的大小分子中，从而使污水、氧化剂和催化剂充分混合，此时，氧化剂和催化剂就可以与污水分子发生化学羟基自由基的强氧化反应，从而能够彻底地处理污水中的污染物质，使污水达标排放。

在上述实施例的基础上，具体地，超声波处理器还包括套环8和多个支撑连杆9，套环8套设在模芯4的外部，支撑连杆9的一端与套环8连接，另一端与壳体3的内侧壁连接。

需要说明的是，套环8与模芯4为紧密连接，但是套环8和外壳44之间具有一定的空间，以供混合物料流通。支撑连杆9的数量可以为多个，两个、三个或者四个，等等；为了保证模芯4具有良好的平稳性，因此，支撑连杆9均匀设置在套环8上。

上述结构，不仅能够方便地将模芯4固定在壳体3的内部，还可以使模芯4与壳体3之间具有流动空间5，同时还能确保模芯4牢固地固定在壳体3上，从而保证其工作时具有良好的平稳性。

作为一种优选的方案，支撑连杆9的数量为三个，三个支撑连杆9均匀分布在套环8的圆周方向上。采用三个支撑连杆9，均匀分布在套环8上，这就能够形成最稳定的三角形结构，从而采用最少数量的支撑连杆9，而达到最稳定的固定效果。

在上述实施例的基础上，具体地，模芯4还包括密封的外壳44，外壳44上设置有通管，通管远离外壳44的一端设置在壳体3的外侧壁上；外壳44和壳体3之间的空间为流动空间5；电源变送器的导线通过通管与模芯4电连接。

设置外壳44避免混合物料接触模芯4，从而侵蚀损坏模芯4；导线经由通管与模芯4连接，从而确保导线不与混合物料接触，避免导线被侵蚀损坏。

在上述实施例的基础上，具体地，超声波处理器还包括第二进料管31、第二出料管和高压计量泵，第二进料管31和第二出料管分别与壳体3的两端口连接；且第二出料管远离壳体3的一端与混合器1连通，第二进料管31上设置有多个支管32，高压计量泵用于将物料输送至第二进料管31和多个支管32。

污水经由第二进料管31进入壳体3的内部，氧化剂、催化剂、絮凝剂等物质通过支管32加入，第二出料管与第一进料管通过连接法兰7连接；使用高压计量泵不仅能够给混合物料提供较高的压力，而且还可以控制向混合器1内输入的氧化剂、催化剂、絮凝剂以及污水的剂量；较高的压力，可以使混合物料在与棱刺22发生碰撞时具有较大的动能，从而产生较大的冲击与切磋力，以达到破碎大颗粒和大分子物质的目的。

在上述实施例的基础上，具体地，还包括控制单元6，控制单元6与电源变送器电连接，用于调整并控制向电源变送器输出的电信号的指令参数。

控制单元6可以包括PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制柜，设置在控制柜上的按键以及显示屏，等等；控制单元6能够控制向电源变送器输出的电信号的频率、周期以及强度，等的大小；当然控制单元6还可以用于控制高压计量泵的启闭，以及向壳体3内部输入的物料的计量的多少；设置PLC控制单元6能够实现自动控制，减少人工成本。

需要说明的是，加入污水中的氧化剂和催化剂为含有大量羟基自由基(·OH；HO2·)类的物质或能够产生羟基自由基类的H2O2物质，经过棱刺22的切、锉、刺、碰撞等作用，能够使污水、氧化剂、催化剂等达到分子离子级的深度融合，因为，混合物料在封闭的容器内经高压高速泵、压缩机进行高速、高压加速混合，必然会产生瞬间的高压、高温，此时，混合物间会产生强烈的分子摩擦，引发分子间的引力断裂，即范德华(诱导力、取向力、色散力)偶极间的作用力的断裂，从而达到分子、离子级混合，最终实现混合物料的充分混合，使污水快速氧化，以加快污水净化的进程。

使用本实施例提供的超声波污水处理系统，在污水中加入高能水，作为羟基自由基消耗源，从而能够充分氧化污水内破碎的碳氢键，能够处理高难度高浓度的废水。

在超声波的作用下，污水产生激烈的冲击波运动，由于瞬间产生的3000MPa大气压强以及1010℃高温的作用，能够使污水中的污染物的有机大分子在波的稀相区的气穴迅速膨胀扩大，同时周围的高能水氧化剂催化剂能够瞬间进入并填满污染物的分子空穴；在高压缩相区，污染物大分子的分子气穴在高压的作用下产生了分子级的空化气泡，即，纳米粉碎效应，产生了无数小分子气泡冲击波，同时可把高能水中大量的超饱和氧分子能够迅速激化为H2O2及·OH与HO2·羟基自由基，并在瞬间融入这些污水小气泡内；上述作用，都可以使污水和氧化剂以及催化剂快速而充分混合氧化，从而充分反应，以达到净化污水的目的。

在壳体3的内部，高能水和负氧离子[O2·(H2O)n]在超声波的作用下，被分解为羟基自由基·OH或HO2·，羟基自由基与污染物强氧化又引发了污染物C-H键的断裂；而且，在频率20000Hz、强烈高温1010℃、高压3000Mpa的超声波的反复千万次而不停的强冲击波冲击下，污染物分子变成了无数个空化气泡，此时，源源不断产生的羟基自由基·OH、HO2·会迅速进入污水大小分子中，与其融为一体，从而氧化催化污染物，达到除污净化去除COD的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种污水处理系统，其特征在于，包括：超声波处理器、混合器和多个折流切锉部，所述超声波处理器与所述混合器连通，所述超声波处理器用于产生超声波，所述超声波与混合物料作用；多个所述折流切锉部交错设置在所述混合器的内部，在所述混合器的内部形成蛇形的流通通道，所述折流切锉部用于切割经由所述超声波处理器处理的混合物料。

2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述超声波处理器包括两端开口的中空壳体、电源变送器和模芯；所述模芯设置在所述壳体的内部，且所述模芯与所述壳体之间形成流动空间，所述流动空间用于使所述混合物料通过；所述电源变送器与所述模芯电连接，且所述电源变送器和所述模芯配合能够在所述壳体的内部产生超声波，超声波能够作用于所述混合物料。

3.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，每个所述折流切锉部均包括折流板和多个棱刺，所述折流板设置在所述混合器的内侧壁上，多个所述棱刺设置在所述折流板上；所述棱刺的形状为锥形。

4.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，所述混合器包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体连接设置，多个所述折流板交错设置在所述第一壳体和所述第二壳体的内侧壁上。

5.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，所述模芯包括预应力螺杆、多个陶瓷片和多个半导体电极片，多个陶瓷片和多个半导体电极片相互间隔地套设在预应力螺杆上；半导体电极片与电源变送器电连接，陶瓷片和半导体电极片的形状为圆环形；多个陶瓷片上均设置有缺口，缺口用于使半导体电极片的一部分露出；半导体电极片与电源变送器的导线采用超声波焊接的方式连接，制成半导体电极片的材料可以有多种选择，例如：稀土合金、半导体、铜合金或者镍铬合金，等等。

6.根据权利要求4所述的污水处理系统，其特征在于，所述混合器还包括第一进料管和第一出料管，所述第一进料管和所述第一出料管分别与所述混合器的两端连接；且所述第一进料管远离所述混合器的一端与所述超声波处理器连接。

7.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述超声波处理器还包括套环和多个支撑连杆，所述套环套设在所述模芯的外部，所述支撑连杆的一端与所述套环连接，另一端与所述壳体的内侧壁连接。

8.根据权利要求5所述的污水处理系统，其特征在于，所述模芯还包括密封的外壳，所述外壳上设置有通管，所述通管远离所述外壳的一端设置在所述壳体的外侧壁上；

所述外壳和所述壳体之间的空间为所述流动空间；所述电源变送器的导线通过所述通管与所述模芯电连接。

9.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述超声波处理器还包括第二进料管、第二出料管和高压计量泵，所述第二进料管和所述第二出料管分别与所述壳体的两端口连接；

且所述第二出料管远离所述壳体的一端与所述混合器连通，所述第二进料管上设置有多个支管，所述高压计量泵用于将物料输送至所述第二进料管和多个所述支管。

10.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元与所述电源变送器电连接，用于调整向所述电源变送器输出的电信号的指令参数。