申请日2015.02.28
公开(公告)日2016.10.05
IPC分类号C02F7/00
摘要
本发明一种利用声能增加水中溶解氧的曝气装置，属于水处理工艺技术。该技术装置将水鹤跌水冲击金属钢鼓后的声能由机械放大喇叭钢盆转化为水分子振动的机械能，水分子的振动会造成水体局部压力增高。依据亨利定律：在等温条件下，气体在溶液中的溶解度与液气界面上该气体的压力成正比。因此，经过鼓形声能水处理曝气装置处理的水、溶解氧高于传统跌水曝气方法50%。该专利装置由(1)钢鼓;(2)机械放大喇叭钢盆;(3)声能作用钢盆;(4)水槽;(5)回声壁;(6)支架;(7)水鹤等组成。水槽可以选择钢筋混凝土材料也可以选择钢质材料。
权利要求书
1.一种采用鼓形声能水处理曝气装置将声能转化为机械振动能，用于增加溶液中气体溶解度、增加曝气强度、增加溶液氧化能力的声能鼓形水处理曝气工艺技术。
2.一种由(1)钢鼓;(2)机械放大喇叭钢盆;(3)声能作用钢盆;(4)水槽;(5)回声壁;(6)支架;(7)水鹤等组成的结构、用于增加水中溶解气体浓度、增加溶解氧浓度的装置。
3.一种采用跌水冲击鼓形表面所形成的声能，并将该声能转化为水的机械振动技术，将该技术用于水处理系统中增加曝气能力和曝气效果的技术。
4.一种采用回声壁将声能反射给金属板表面，用于转化为水的机械振动、起到增加水处理系统中曝气能力和曝气效果的技术。
说明书
鼓形声能水处理曝气装置
一.技术领域：
本专利技术涉及一种采用声能加强水质曝气氧化的技术装置。该技术装置将水体冲击金属钢鼓后的声能转化为机械能，并施加在需要处理的水中，从而加强水的氧化效果的水质曝气氧化技术。尤其是采用水体流动冲击鼓式曝气装置中鼓形表面后，将声能转化为水体震动的机械能的鼓形声能曝气水处理装置，该装置采用水流冲击鼓形表面，产生声能、将声能转化为被处理水体的震动机械能而起到增加被处理水质氧化效果的鼓形声能曝气技术和装置。
二.背景技术：
在传统的水处理工艺中，为了去除水中一些可以氧化的化学组分，采用将被处理的水进行曝气氧化处理，目的是将水中可以氧化的化学组分与空气中的氧气充分接触，通过水质氧化达到净化水质的作用。
跌水曝气是曝气氧化技术中常用的方法，该方法具有设备构造简单、工程应用灵活、设备便于维修等特点，特别是很多水处理工程都具有原水提升和落差的原始条件，在这样的条件下应用跌水曝气方法即节省运行费用又方便安装。因此，跌水曝气方法在水处理工程中应用广泛。但是，跌水曝气方法提高被处理水的溶解氧能力一般，依据工程实践统计：用跌水曝气方法、被处理水的溶解氧仅提高为2-4mg/l，因此，跌水曝气方法的水质氧化效果比较差。
鼓形声能水处理曝气装置采用了跌水曝气方法的原理，同时又增加了水流跌水时水体冲击鼓形表面的声能吸收。因此，鼓形声能水处理曝气装置即具有跌水曝气方法的优点，还可以提高水质氧化的效果。通过工程实践说明：鼓形声能水处理曝气装置可以提高被处理水质6-7mg/l的溶解氧。
三.发明内容：
鼓形声能水处理曝气装置增加曝气溶解氧的机理如下：
鼓形声能水处理曝气装置利用被处理水流跌水时冲击金属鼓形表面产生 宽带频率的声波，该声波的频率范围在次声波到超声波的频率之间，该声波的方向性好，穿透能力强，在溶液中传播距离远。通过水的冲击能转换为声能、再转换为机械振动能，机械振动能通过回音壁的震荡加强，再通过机械扩大钢盆将声波辐射到水体深层。被处理水由于受到声波的作用，溶入水体中的微气泡在声波的作用下持续的与被处理的水体保持振动和扰动，这样就可以提高被处理水体的溶解氧。
当水中的声压或者声强受到压力到达一定程度时候，气泡就会迅速膨胀，然后又突然闭合。在这段过程中，气泡闭合的瞬间产生冲击波，使气泡周围产生1012-1013pa的局部压力，这种超声波空化所产生的巨大压力能有效的破坏水的表面张力而有利于形成水中的蒸汽型空化和溶解空气中的氧气。形成蒸汽型空化对氧气的微泡直接反复冲击。依据亨利定律：在等温条件下，气体在溶液中的溶解度与液气界面上该气体的压力成正比。因此，水体局部压强增高，水的溶解气体能力增强，这就是鼓形声能水处理曝气装置处理水时溶解氧高于传统跌水曝气方法的原理。
声波在水中传播时会产生正负交变的声压，形成射流，冲击气液界面，同时由于非线性效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面会产生高速的微射流，所有这些作用，能够破坏气液界面的液体表面张力，增加搅拌、扩散的作用，这些作用都是提高氧气的溶解效率的因子。
本专利技术装置主要应用于水处理工程中增加被处理水的气体溶解，提高被处理水的氧化效果。
本专利技术在不增加能耗和设备造价的条件下，通过改变传统跌水曝气方法的结构和形状，提高水中溶解气体的含量和水体氧化作用，从而提高了水处理系统的运行效率，降低了传统跌水曝气方法同等效果的设备的生产造价、减少了传统跌水曝气方法同等效果的设备的占地面积和体积。
