本发明属于超声应用领域，具体是指一种基于超声去除水中余氯的方法及装置。
背景技术：
氯对致病微生物有很强的灭活作用，因而被广泛用于污水及饮用水处理领域。氯消毒实质上是氯和氯化合物与微生物细胞有机物相互作用所进行的氧化-还原过程。
根据1998年对北美20000座城市污水处理厂进行的调查表明，接近60％的污水处理厂使用氯消毒，24％采用氯消毒并后续除余氯的操作方式，15％用紫外线消毒，仅有1％-2％用臭氧消毒工艺。可见，在城市污水处理厂消毒方法中，氯消毒得到广泛应用。在我国饮用水工艺上常用的消毒方法同样为液氯消毒。
水或者污水经氯消毒后，水体中会含有一定浓度的余氯，直接排入水体，无论是化合性或游离性余氯都将对环境及人体健康产生不利影响。另外，在氯化消毒杀灭水中病原微生物的同吋，氯与水中的有机物反应，产生有诱变致癌作用的副产物，如三卤甲烷(THMs)等，THMs长期存在于水体，将对人类和水生生物产生长期毒性影响。因此为了保护环境及人体健康免受水体中余氯的影响，必须对水体中的余氯进行严格控制。
消除余氯工艺是将氯化消毒后水中的余氯去除，使水体中余氯和消毒副产物的潜在毒性最小。常用的余氯消除方法有化学药剂还原法和活性炭吸附法。化学药剂还原法是添加过量的还原性药剂与余氯反应以达到去除余氯的效果，常用的药剂有：二氧化硫、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钠等。在使用化学药剂还原法去除余氯时，二氧化硫气体有毒，使用中会有安全隐患，而使用其他还原剂除氯后，过量的药剂排入水体后会消耗水体中的溶解氧，造成水体缺氧。活性炭工艺造价昂贵，仅在出水要求很高时使用。
因此一种新的更安全、更有效去除水中余氯的技术对于水净化技术有着极其重要的意义。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，公开了一种基于超声去除水中余氯的方法及装置，本发明基于超声换能器的振动产生声空化效应加速次氯酸分解和气体从水中脱离原理，该方法利用超声波换能器共振产生声空化效应，加速次氯酸分解和氯气从水中脱离，不会产生污染物质，可大幅提高水中次氯酸和氯气含量降低的速度并降低次氯酸和氯气的最终浓度，更安全、更有效的去除水中余氯。
本发明是这样实现的，一种基于超声去除水中余氯的方法，所述的方法利用超声波换能器共振在水中形成超声场，产生声空化效应，促进次氯酸的分解，加速水中氯气的逸出，减少水中的次氯酸和氯气。
进一步，所述的一种基于超声去除水中余氯的方法，具体步骤如下：
1)将水置于蓄水容器中，开启超声换能器；
2)利用单个多频的超声换能器或者多个超声换能器，并且分别工作在不同的频率下共振在水中形成超声场；
3)通过声辐射板传递上述步骤2)的振动至蓄水容器，在蓄水容器中产生声场，产生声空化效应去除余氯
本发明还公开了一种基于超声去除水中余氯的装置，包括蓄水容器，所述的蓄水容器下方安装有超声换能器；所述的超声换能器与蓄水容器之间配置有声辐射板；超声换能器上表面固定设有声辐射板；所述的超声换能器上设有可施加激励电压的电极；利用超声波换能器共振在水中形成超声场，产生声空化效应，促进次氯酸的分解，加速水中氯气的逸出，减少水中的次氯酸和氯气。
进一步，所述的蓄水容器的左右两侧分别配置有进水口以及出水口；所述的蓄水容器的上表面配置有排气口。
进一步，所述的进水口的位置高于出水口。
进一步，所述的超声换能器的结构为夹心式或贴片式。
进一步，所述的超声换能器为多个不同频率的超声换能器或者单个多频超声换能器。
进一步，所述的声辐射板为圆形、矩形或圆罩形。
进一步，所述的声辐射板的材质为弱吸震材料。
进一步，所述的声辐射板与蓄水容器的材质相同或不同。
本发明相对于现有技术的有益效果在于：
(1)相比较于传统的化学药剂还原法和活性炭吸附法所带来的弊端，本发明基于超声的水中余氯的去除方法及装置在不对水加入化学物质或显著加热的条件下，利用超声换能器振动产生的声空化驱动水中的余氯分解和脱离，提高净水效率。
(2)本发明装置利用超声换能器共振产生的声空化，不会产生其他有害的副产物；装置结构简单易实现，无噪音，可小型化，可靠性好。
(3)利用本发明的装置可大幅提高水中次氯酸和氯气含量降低的速度；并降低次氯酸和氯气的浓度，属于更安全、更有效的去除水中余氯的方法。
附图说明
图1为本发明一种基于超声去除水中余氯的装置示意图。
其中，1-超声换能器，2-声辐射板，3-蓄水容器，4-进水口，5-出水口，6-排气孔，7-驱动电路。
具体实施方式
本发明提供一种基于超声去除水中余氯的方法及装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的一种基于超声去除水中余氯的装置，包括蓄水容器3，其特征在于，所述的蓄水容器3下方安装有超声换能器1；所述的超声换能器1与蓄水容器3之间配置有声辐射板2；所述声辐射板2为圆形、矩形或圆罩形，材质为弱吸震材料，如金属、玻璃；蓄水容器3的左右两侧分别配置有进水口4以及出水口5，其中进水口4的位置高于出水口5；所述的蓄水容器3的上表面配置有排气口6。超声换能器1的结构为夹心式或贴片式；超声换能器1可以为多个，并且分别工作在不同的频率下，也可是单个多频换能器。
具体的去除方法如下：
在超声换能器1表面固定设有声辐射板2，声辐射板的上方设有用于储存水的蓄水容器3，在蓄水容器3设有进水口4、出水口5和排气口6。
将超声换能器1用支架固定，在蓄水容器3中加入待处理的水，所述的超声换能器1上设有连接可使其产生超声的驱动电路，当驱动超声换能器1时，超声换能器1会产生与激励同频率振动，通过声辐射板2传递此振动，在蓄水容器3 中产生声场，在水中的余氯由声场产生的声空化效应而分解，氯气到达液体与空气交接面，并从水中逸出。
当超声换能器的驱动电路7的驱动频率、电压、结构改变时，蓄水容器3中产生的声压与会发生变化，改变声空化效应，次氯酸的分解和氯气的逸出速率也会发生改变。
如表一所示，经过试验测试，在驱动电路7的驱动频率、电压为59.4kHz、135V0-p的驱动电压下，本发明在超声10～80分钟内，在氯气初始浓度为0.41mg/L的自来水置于蓄水容器3中，开启超声换能器1，超声10min后，自来水中的余氯降低至0.35mg/L；超声20min后，自来水中的余氯降低至0.29mg/L；超声30min后，自来水中的余氯降低至0.23mg/L；超声40min后，自来水中的余氯降低至0.19mg/L；超声50min后，自来水中的余氯降低至0.15mg/L；超声60min后，自来水中的余氯降低至0.11mg/L；超声70min后，自来水中的余氯降低至0.07mg/L；超声80min后，自来水中的余氯降低至0.05mg/L。从以上的数据可以得出，随着超声时间的延长，超声处理后，自来水中的余氯浓度也随之降低。超声80min后将自来水中的余氯降低到原来的10％以下。
表一超声处理自来水中余氯的试验测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。