申请日2016.12.06
公开(公告)日2017.02.22
IPC分类号C02F1/36
摘要
一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器及用其处理生活污水污渣的方法和应用。本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器及用其处理污泥/污水的方法和应用。本发明目的是为了解决目前利用超声技术处理污泥污水的设备能耗高的问题。产品包括污水污渣入口、污水污渣/微泡混合室、旋转分布板、碗型分流罩、CG超声混响谐振场发生管主反应器、滤网、筛板、封头、污泥出口和处理水出口。本发明处理器可单独用来处理工业污水、生活污水、农业污水及江河湖海等天然水资源的污染，或者与过氧化氢法、臭氧氧化法、活性铁系催化法、次氯酸盐法或芬顿试剂法并用来处理天然水资源的污染。
摘要附图
权利要求书
1.一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，其特征在于一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器包括污水污渣入口1、污水污渣/微泡混合室2、旋转分布板3、碗型分流罩4、CG超声混响谐振场发生管主反应器5、滤网6、筛板7、封头8、污水污渣出口9和处理水出口10;
所述CG超声混响谐振场发生管主反应器5包括内套管5-1、外套管5-2、设置于外套管5-2外壁上的CG超声混响谐振场生源发生器5-3和设置于内套管5-1外壁上与CG超声混响谐振场生源发生器5-3相对的位置上的反射挡片5-4;
所述污水污渣入口1与污水污渣/微泡混合室2相连通;
所述污水污渣/微泡混合室2与CG超声混响谐振场发生管主反应器5的上端相连通;
所述旋转分布板3安装于污水污渣/微泡混合室2内部，且位于污水污渣/微泡混合室2的底部;
所述碗型分流罩4焊接在旋转分布板3底部并悬挂在CG超声混响谐振场发生管主反应器5的外套管5-2中，且罩住内套管5-1的顶部;
所述封头8与CG超声混响谐振场发生管主反应器5下端相连通;
所述筛板7设置在封头8与CG超声混响谐振场发生管主反应器5之间;
所述滤网6设置于筛板7上;
所述污水污渣出口9设置于CG超声混响谐振场发生管主反应器5下部侧壁且位于滤网6和筛板7之上;
所述处理水出口10设置在封头8底部。
2.根据权利要求1所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，其特征在所述CG超声混响谐振场发生管主反应器5的个数为n，n个CG超声混响谐振场发生管主反应器5串联，n为大于等于2的自然数。
3.根据权利要求1所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，其特征在于所述设置于外套管5-2外壁上的CG超声混响谐振场生源发生器5-3为同轴三组CG超声混响谐振场生源发生器、同轴六组CG超声混响谐振场生源发生器、同轴双排三组CG超声混响谐振场生源发生器或同轴八组CG超声混响谐振场生源发生器。
4.根据权利要求1所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，其特征在于所述反射挡片5-4与外套管5-2内壁的距离为与该反射挡片5-4相对位置上的CG超声混响谐振场生源发生器5-3的频率f的半波长或半波长的整数倍。
5.根据权利要求2所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，其特征在于所述同轴三组CG超声混响谐振场生源发生器具体为：将三组不同频率的超声变频换能振子同轴镶嵌在外套管5-2的外壁上，每一组超声变频换能振子镶嵌在一个轴线上，三组超声变频换能振子所在轴线等分外套管5-2管壁，同一横截面上的相邻两组超声变频换能振子之间距离相等，同一横截面上的相邻两组超声变频换能振子之间的距离为这两个超声变频换能振子的频率的半波长的平均值或该平均值的整数倍。
6.根据权利要求2所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，其特征在于所述同轴六组CG超声混响谐振场生源发生器具体为：将六组不同频率的超声变频换能振子同轴镶嵌在外套管5-2的外壁上，每一组超声变频换能振子镶嵌在一个轴线上，六组超声变频换能振子所在轴线等分外套管5-2管壁，同一横截面上的相邻两组超声变频换能振子之间距离相等，同一横截面上的相邻两组超声变频换能振子之间的距离为这两个超声变频换能振子的频率的半波长的平均值或该平均值的整数倍。
7.根据权利要求2所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，其特征在于所述同轴双排三组CG超声混响谐振场生源发生器具体为：将六组不同频率的超声变频换能振子同轴镶嵌在外套管5-2的外壁上，每两组超声变频换能振子并排镶嵌在一个轴线的两侧，三组双排超声变频换能振子所在轴线等分外套管5-2管壁，同一横截面上的相邻两组超声变频换能振子之间距离相等，同一横截面上的相邻两组超声变频换能振子之间的距离为这两个超声变频换能振子的频率的半波长的平均值或该平均值的整数倍。
8.根据权利要求2所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，其特征在于所述同轴八组CG超声混响谐振场生源发生器具体为：将八组不同频率的超声变频换能振子同轴镶嵌在外套管5-2的外壁上，每一组超声变频换能振子镶嵌在一个轴线上，八组超声变频换能振子所在轴线等分外套管5-2管壁，同一横截面上的相邻两组超声变频换能振子之间距离相等，同一横截面上的相邻两组超声变频换能振子之间的距离为这两个超声变频换能振子的频率的半波长的平均值或该平均值的整数倍。
9.利用一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器处理生活污水污渣的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
将被处理的生活污水污渣与微泡由污水污渣入口1一起送入污水污渣/微泡混合室2，在污水污渣/微泡混合室2中充分混合后，通过旋转分布板3的阻隔，流经碗型分流罩4后，沿着外套管5-2的管壁切线旋转进入CG超声混响谐振场发生管主反应器5，被处理的生活污水污渣在CG超声混响谐振场发生管主反应器5中进行声化反应，并旋转像尾部推进，处理后的污水污渣由污水污渣出口9流出，污水先经过滤网6，再经过筛板7，最后从封头8底部的处理水出口10流出，完成生活污水污渣的处理。
10.一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的应用，其特征在于所述CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器可单独用来处理工业污水、生活污水、农业污水及江河湖海等天然水资源的污染，或者与过氧化氢法、臭氧氧化法、活性铁系催化法、次氯酸盐法或芬顿试剂法并用来处理工业污水、生活污水、农业污水及江河湖海。
说明书
一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器及用其处理生活污水污渣的方法和应用
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器及用其处理污泥/污水的方法和应用。
背景技术
近年来，我国环境污水处理特别是生活污水处理，在运行中遇到了致命的麻烦。几乎全国各地普遍使用的、目前认为成功的间歇式活性污泥法(SBR)和氧化沟、及其改良技术循环式活性污泥法(CASS)工艺，是引进历史悠久、50年不变的典型，已显现落后态势的生化处理技术，且不说该工艺产生的氮氧化物和氨氮气体对环境大气的污染，其污泥处理，近年来在运行中遇到了致命的麻烦。污泥处理系统产生的污泥因含大量生物尸体及用一般方法生物尸体内水分脱不掉，含水率很高，体积很大，输送、处理或处置都不方便。污泥浓缩与压缩可使污泥减容，但不仅需使用絮凝剂和多台脱水机，能耗大，而且效果不佳，远达不到目前所倡导的循环经济的工艺要求。我国污泥的脱水现状是经过一级机械脱水后的含水率大都在75%～85%之间，由于含水量大都达不到后续处理的工艺要求，因此对污泥的后续处理造成了很大的负担和难题，大部分都只能采取干燥脱水的二次脱水工艺方式对污泥进行二级脱水处理，而二级干燥脱水工艺的高运行成本又与节能经济的环保新要求相背离，也极大地提高了企业的运行经济成本，使本已处于亏损状态的污水处理行业运行不起，只有填埋处理。造成我国目前所产生的大量的污泥80%以上基本上都以填埋处理为主，只有少量采用欧洲引进技术经过处理后用焚烧法，但因我国电力紧张价高烧不起，而不能大量使用，不足10%，还有一部分用作制作肥料原料，这本来是个改革的机遇，可是又因最新研究报道会引发“同源性感染”而被叫停。随着日趋严峻的环保形势，污泥填埋处理工艺的缺点已经暴露出来，填埋工艺对土地资源的浪费以及所带来的二次污染问题已经对污泥的填埋处理下达叫停的预警文件。已有报道用低频大功率超声波将生物尸体破壁研究，破壁率可达到70%以上，但功耗很高，在我国电能紧张电费比欧美贵十几倍的情况下，用电量折合55元/m3，根本谈不上工业化。
使用超声技术治理污水是一种前景极好的技术，因为超声波在对环境保护及修复过程中不会引发二次污染、简便宜行、利于推广、方便实施。特别是不会引发二次污染、不产生污泥或大幅度减少污泥的排放量是突出的优势，能解决污泥处理的燃眉之急。尽管目前对超声技术处理污泥的研究与应用都得到了快速的发展，但都因其能耗过高，我国能源与欧美等国相比又十分紧张，因而很难工业化和推广。因此开发节能的超声污水处理技术与设备具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明目的是为了解决目前利用超声技术处理污泥污水的设备能耗高的问题，而提供一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器及用其处理污泥/污水的方法和应用。
本发明的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器包括污水污渣入口1、污水污渣/微泡混合室2、旋转分布板3、碗型分流罩4、CG超声混响谐振场发生管主反应器5、滤网6、筛板7、封头8、污水污渣出口9和处理水出口10;
所述CG超声混响谐振场发生管主反应器5包括内套管5-1、外套管5-2、设置于外套管5-2外壁上的CG超声混响谐振场生源发生器5-3和设置于内套管5-1外壁上与CG超声混响谐振场生源发生器5-3相对的位置上的反射挡片5-4;
所述污水污渣入口1与污水污渣/微泡混合室2相连通;
所述污水污渣/微泡混合室2与CG超声混响谐振场发生管主反应器5的上端相连通;
所述旋转分布板3安装于污水污渣/微泡混合室2内部，且位于污水污渣/微泡混合室2的底部;
所述碗型分流罩4焊接在旋转分布板3底部并悬挂在CG超声混响谐振场发生管主反应器5的外套管5-2中，且罩住内套管5-1的顶部;
所述封头8与CG超声混响谐振场发生管主反应器5下端相连通;
所述筛板7设置在封头8与CG超声混响谐振场发生管主反应器5之间;
所述滤网6设置于筛板7上;
所述污水污渣出口9设置于CG超声混响谐振场发生管主反应器5下部侧壁且位于滤网6和筛板7之上;
所述处理水出口10设置在封头8底部。
利用本发明的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器处理生活污水污渣的方法按以下步骤进行：
将被处理的生活污水污渣与微泡由污水污渣入口1一起送入污水污渣/微泡混合室2，在污水污渣/微泡混合室2中充分混合后，通过旋转分布板3的阻隔，流经碗型分流罩4后，沿着外套管5-2的管壁切线旋转进入CG超声混响谐振场发生管主反应器5，被处理的生活污水污渣在CG超声混响谐振场发生管主反应器5中进行声化反应，并旋转像尾部推进，处理后的污水污渣由污水污渣出口9流出，污水先经过滤网6，再经过筛板7，最后从封头8底部的处理水出口10流出，完成生活污水污渣的处理。
本发明的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的应用在于所述CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器可单独用来处理工业污水、生活污水、农业污水及江河湖海等天然水资源的污染，或者与过氧化氢法、臭氧氧化法、活性铁系催化法、次氯酸盐法或芬顿试剂法并用来处理工业污水、生活污水、农业污水及江河湖海等天然水资源的污染。
本发明的有益效果：
本发明充分利用源声波与早反射波建立混响场再使两频率相近混响场谐振产生谐振加强场声源，使超声波声能加倍得到利用，不仅充分利用了超声波的能量，使功率大幅度地增加，而且混响声场还可降低“超声空化”所需的声强临界值，而“超声空化”是声化学反应的主动力，因此，超声混响谐振场污水污渣处理器比一般超声处理器大量节省能源，大幅度降低了超声处理污水污渣的能耗，本发明优点具体如下：
(1)在混合室中设置污水污渣旋转切入装置旋转分布板，保证含有适量数目微泡的被处理污水污渣通过分布板阻隔沿着管壁切线旋转进入超声混响谐振场集中的套管间隙腔中，既能控制污水污渣流动液层的厚度又能保持污水污渣旋转的推进速度。
(2)经过精确计算，超声混响谐振场发生管按同轴45°/60°/120°角等分外管壁安装多排近频超声变频换能振子，用装在内管外壁的反射挡片调整环形空间横界面距离，等于相对应超声频率的半波长或其整数倍，使每排声源波与早反波建立多组混响场;同时通过调整外管管径与同轴分布排数使相邻混响场形成谐振场。
(3)为保证本发明装置具有较宽的频率范围，可以单独或与多种微泡技术并用适应不同来源的污水污渣的处理，按不同频率的半波长表计算出内外管径与环形空间的横截面积，由横截面积与线性流速计算出处理量，据此设计不同频率型号。
(4)本发明装置使用超声变频换能振子(超声变频换能器)因其具有体积小、质量轻、耐化学腐蚀、柔性和加工性能好、声阻抗低、频响宽、介电强度高、稳定性好等特性。并根据变频换能振子的频率、产生超声空化临界值所需声强以及超声波传播的特性，确定装置的结构尺寸及外套管与内导管直径精确度为0.1mm，加工精度高，使其工作效率更高。
(5)本发明的污水污渣与微泡技术混合装置，在单独使用时可鼓入空气微泡，在与过氧化氢法、臭氧氧化法、活性铁系催化法、次氯酸盐法、芬顿试剂微泡法等技术并用时，可将被处理污水污渣与并用技术所用试剂充分混合，在被处理污水污渣体系内各处连续不断地产生适量数目的微泡，该微泡可视为一种人为的空化核，它增加了溶液里空化核的密度，从而降低超声空化的临界值并增加声化学的产值。