混频驻波联合超声处理污水的方法技术

本发明专利技术涉及混频驻波联合超声处理污水的方法，可有效解决连续彻底处理污水的问题，方法是，将需要处理的污水加入第一容器，在超声功率0.5～1.2kW/m3、频率为12～150kHz下混频超声处理0.5～5h，以降解废水中的大分子有毒有机物且形成絮状物；然后进入第二容器，在超声功率0.5～1.2kW/m3、频率为12～150kHz下进行驻波超声处理0.5～5h，以将絮状物与处理后的水分离，过滤，去除絮状物，本发明专利技术首次将混频超声和驻波超声联合起来处理污水，混频超声有利于有机物的降解，驻波声场可以实现絮状物与水的分离，具有操作方法简单，将混频超声和驻波超声联合使用处理水，提高了处理效果，无二次污染，节能环保，经济和社会效益巨大。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及污水处理，特别是一种混频驻波联合超声处理污水的方法。

技术介绍

随着印染、造纸等行业的飞速发展，高浓度难降解的有害废水的产生量也日益增加。随着人们生活水平的提高，对环境的要求也越来越高。国家出台的关于污水排放的标准也愈加严格，污水处理成为了企业生存发展中必须要解决的问题。目前对于高浓度难降解有机污染物的处理主要还是常规的生化法。在利用生化法处理污水的过程不仅会造成环境的二次污染同时还会产生大量的污泥。也就是说，只有将污泥处理好，整个污水的处理才能算彻底完成。而污泥的处理费用占据了整个污水处理的60%以上。随着声化学的兴起，超声作为一种新型的水处理技术进入了人们的视野。超声处理污水主要基于超声的“空化效应”，空化核在崩溃的瞬间能够在局部产生5000K的高温、100MPa以上的高压，这些能量足以断裂有机大分子的化学键，同时还能将水分解成H·和OH·，OH·可以将水中的有机物氧化成二氧化碳和水，同时超声空化提供的局部高温高压还可以将水变成超临界水，超临界水是一种非常理想的反应介质，可以加快化学反应的速率。基于上述的空化效应、自由基氧化以及超临界水，在超声频率、功率、时间合适的情况下，超声可以将水中所有有毒大分子有机物氧化成二氧化碳、水以及其它单质。相比于传统的生化法，超声水处理技术还有一系列的优点，操作简单、适用范围广、不产生二次污染，同时超声还可以与其它技术如臭氧等方法联合使用，可以大大地提高处理效果。
目前超声水处理装置有很多种，但都存着一些问题：有些装置采用单一频率，产生的空化效应强度低，无法完成对不同大小有机物分子以及细胞的处理；有些装置将超声和其它方法联合使用处理水，虽然空化效应和细胞破壁效果都提高了，但却带来了二次污染；现在也有一些水处理装置采用混频超声，相比于单一频率的超声，混频超声通过倍频、分频波等途径能够产生复杂多变的频率并产生更多的空化效应，对不同尺寸的大分子有机物的降解效果以及不同尺寸的细胞的破壁效果要好的多。
但在超声作用之后的污水中出现很多小的絮状物质，这些絮状物质需要沉淀去除之后，水处理才能够完成。如果靠自然沉淀需要很长时间，加入化学药剂可以加速沉淀，但会引入二次污染。综合考虑上述问题，急需设计一种能够连续彻底处理污水的方法。

技术实现思路

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种混频驻波联合超声处理污水的方法，可有效解决连续彻底处理污水的问题。
本专利技术解决的技术方案是，将混频超声与驻波超声联合使用处理污水。根据超声波分离技术原理，处于超声驻波场中的悬浮物质会在声辐射力、浮力、重力和液体粘滞阻力的共同作用下，朝向驻波场中的波节面处运动、聚集。小的絮状物质在驻波的作用下会在波界面聚集成大的絮状物，可以通过精心设计混频超声与驻波超声联合，实现对污水处理。据此，本专利技术方法包括以下步骤：
（1）混频超声处理：将需要处理的污水加入第一容器，在超声功率0.5～1.2kW/m3、频率为12～150kHz下混频超声处理0.5～5h，以降解废水中的大分子有毒有机物且形成絮状物；其中，在进行混频超声处理时，至少采用2个频率不同的超声波换能器，形成混频场；
（2）驻波超声处理：将步骤（1）处理后的污水进入第二容器，在超声功率0.5～1.2kW/m3、频率为12～150kHz下进行驻波超声处理0.5～5h，以将絮状物与处理后的水分离；其中，在进行驻波超声处理时，相对应的两个超声波换能器平行设置且频率相同，形成驻波场；
（3）过滤处理：将步骤2中处理后的水经过滤后，去除絮状物，得到处理后的水，实现对污水的处理。
本专利技术首次将混频超声和驻波超声联合起来处理污水，混频超声有利于有机物的降解，驻波声场可以实现絮状物与水的分离，具有操作方法简单，将混频超声和驻波超声联合使用处理水，提高了处理效果，无二次污染，节能环保，经济和社会效益巨大。
附图说明
图1为本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作详细说明。
由图1所示，本专利技术是污水首先经混频超声处理，再经驻波超声处理，最后经过滤处理后，得处理后的水，在具体实施时，根据
技术实现思路
部分可由以下实施例给出。
实施例1
本专利技术在具体实施中，该方法包括：
（1）混频超声处理：将需要处理的污水加入第一容器，在超声功率0.8～1.0kW/m3、频率为20～100kHz下混频超声处理1～4h，以降解废水中的大分子有毒有机物且形成絮状物；
（2）驻波超声处理：将步骤（1）处理后的污水进入第二容器，在超声功率0.8～1.0kW/m3、频率为20～100kHz下进行驻波超声处理1～4h，以将絮状物与处理后的水分离。
实施例2
本专利技术在具体实施中，该方法包括：
（1）混频超声处理：将需要处理的污水加入第一容器，在超声功率0.9kW/m3、频率为20kHz、60kHz下混频超声处理3h，以降解废水中的大分子有毒有机物且形成絮状物；
（2）驻波超声处理：将步骤（1）处理后的污水进入第二容器，在超声功率0.9kW/m3、频率为28kHz下进行驻波超声处理2h，以将絮状物与处理后的水分离。
所述的过滤采用合成孔径滤膜或絮状物水过滤装置进行过滤；
所述的混频超声处理时，所采用的超声波换能器的频率均不相同，且相邻超声波换能器的频率相差在30%以上。
由上述可以看出，本专利技术目的是提供一种混频超声和驻波超声联合使用处理污水的方法，达到高效并连续处理污水的效果，也就是说，是综合利用混频超声、驻波超声处理污水的方法，将污水加入超声反应容器里进行超声处理。
超声反应容器包括第一容器、第二容器两部分，一部分采用混频超声，另一部分采用驻波超声，两部分中间用挡板隔开，挡板的打开关闭可以控制。污水进入超声反应容器后，先经过混频超声处理，接着采用驻波超声处理。混频超声部分和驻波超声部分的换能器的频率在8kHz-160kHz之间选择，换能器可以是振盒式的也可以是棒状的。
混频超声部分的换能器可以选择两种以上的频率进行组合。
针对不同的污水，可以随时更换超声反应容器中换能器的频率，可以通过改变换能器的数量来控制超声的功率。通过合理的选择混频超声部分和驻波超声部分的超声频率、功率以及超声处理时间，该方法可以实现对污水高效连续地处理。另外，该方法不仅可以放在污水处理的任意工段还可以与其它污水处理的方法进行联用。
只要是超声处理都会产生絮状物，并且这些絮状物的尺寸大小不一，很多小的絮状物通过过滤是没有办法去除
单一频率的超声产生的空化泡的尺寸单一，无法完成对不同大小有机物分子以及细胞的处理；相比于单一频率的超声，混频超声通过倍频、分频波等途径能够产生复杂多变的频率并产生更多的空化效应，对不同尺寸的大分子有机物的降解效果以及不同尺寸的细胞的破壁效果要好的多。但是在处理污水之前无法估计污水中有机分子的尺寸，为了使处理效果更彻底，需要选择比较宽的频率范围。
在具体实施中，要针对不同的污水，其中含有的有机物成分不同，降解难以程度也不同，因此处理时间也不同，所采用换能器的频率和功力也要有不同，驻波处理后的废水，絮状物与处理后水的分离通过合适孔径的膜，也可以通过设计处理装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混频驻波联合超声处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）混频超声处理：将需要处理的污水加入第一容器，在超声功率0.5～1.2kW/m3、频率为12～150kHz下混频超声处理0.5～5h，以降解废水中的大分子有毒有机物且形成絮状物；其中，在进行混频超声处理时，至少采用2个频率不同的超声波换能器，形成混频场；（2）驻波超声处理：将步骤（1）处理后的污水进入第二容器，在超声功率0.5～1.2kW/m3、频率为12～150kHz下进行驻波超声处理0.5～5h，以将絮状物与处理后的水分离；其中，在进行驻波超声处理时，相对应的两个超声波换能器平行设置且频率相同，形成驻波场；（3）过滤处理：将步骤2中处理后的水经过滤后，去除絮状物，得到处理后的水，实现对污水的处理。

【技术特征摘要】
1.一种混频驻波联合超声处理污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）混频超声处理：将需要处理的污水加入第一容器，在超声功率0.5～1.2kW/m3、频率为12～150kHz下混频超声处理0.5～5h，以降解废水中的大分子有毒有机物且形成絮状物；其中，在进行混频超声处理时，至少采用2个频率不同的超声波换能器，形成混频场；
（2）驻波超声处理：将步骤（1）处理后的污水进入第二容器，在超声功率0.5～1.2kW/m3、频率为12～150kHz下进行驻波超声处理0.5～5h，以将絮状物与处理后的水分离；其中，在进行驻波超声处理时，相对应的两个超声波换能器平行设置且频率相同，形成驻波场；
（3）过滤处理：将步骤2中处理后的水经过滤后，去除絮状物，得到处理后的水，实现对污水的处理。
2.根据权利要求1所述的混频驻波联合超声处理污水的方法，其特征在于，方法包括：
（1）混频超声处理：将需要处理的污水加入第一容器，在超声功率0.8～1.0kW/m3、频率为20～100kHz下混频超声处理1～4h，以降解废水中的大分子有...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洁，郭菲菲，冯莎莎，李欣宇，董彦峰，王竹，
申请(专利权)人：北京中科奥倍超声波技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11