将超声波波能应用于悬浮物加速沉淀的方法
【专利摘要】一种将超声波波能应用于悬浮物加速沉淀的方法。其方案是将超声波电声转换器发声面朝向水面并固定在外形成板式结构的密闭容器内，在沉淀区将若干块振板用便于拆卸的机械锁扣链接而成。振板内部电声转换器用行、列间错位方法排列，其接线用并联方式连接，这样可根据水中悬浮物特性来控制或倒用不同奇、偶数排列的电声转换器发出不同或相同频率的超声波；为了有效吸收超声波能，沉淀池底部最下层用沥青矿棉毡，其次用带孔聚酯泡沫塑料，上层用聚酯纤维铺底；为了减少反射波的干扰，池底部可设置成反射斜面，使垂直向下的波与反射波形成一定角度来防止反射波的干扰。
【专利说明】将超声波波能应用于悬淳物加速沉淀的方法 所属【技术领域】
[0001] 本发明属于水处理工艺领域，它可用于各类自来水厂、污水厂沉淀处理工艺，也可 用于其他的水处理沉淀工艺，如河道水、游泳池水净化等的沉淀工艺。它是在待沉淀水中， 利用超声波发出高频波振使之产生加速度振幅，从而使悬浮物加速下沉的方法。
【背景技术】
[0002] 沉淀技术是现代水处理工艺中的重要一环，而传统的沉淀工艺是将原水加药混合 反应后注入沉淀池，使加大的悬浮物分子团以自然重力的方式沉淀。它的缺点是：需要时间 长，从而导致池的表面积及体积都必须很大。在现代自来水厂及污水厂中沉淀工艺的构筑 物都是主要设施，这无论从占地面积、固定资产投资还是从运营维护费上讲均是如此。近些 年来给排水专业人员针对沉淀池的工艺也进行了一些改造，如斜管沉淀池、斜板沉淀池、力口 砂高速沉淀池等，都是为了解决沉淀时间过长的问题，但这些都是在原有自然重力式沉淀 池的基础上以改变水流形式等水力学的一些特性以及由外加一些大比重媒质（如砂）挟裹 携带悬浮物加速沉淀的方法，这些技术无疑都是在沿用着传统的以自然重力沉淀技术为基 础的思路。将超声波波能应用于水处理工艺中悬浮物加速沉淀的方法，是利用超声波波能 施加在沉淀池水面上，给水中施以超声的高频率、一定声强度的声波--亦即超声波，其所 产生的波振可使加速度振幅增加至几十倍（甚至更大）的重力加速度，同时还可将媒质中 的压强有所增加，它将极大的加快悬浮物的沉淀速度，从而将大大压缩沉淀池的容水体积、 相关设备的投入等固定资产投资及运行费用。
【发明内容】
[0003] 本案是利用声波（超声波是声波的特例）的一个重要特性，即声波传播到媒质中 的某处时，该处原来不动的质点开始振动，因而具有动能，同时该处的质点也将产生变形， 因而也具有势能。波动传播时，媒质由远而近地一层接着一层的振动，由此可见能量是逐 层地传播出去的，在此过程中，随着超声波加速度振幅的大幅度提高，使水中悬浮物加速下 沉。此为本案研发的基本理论。
[0004] 超声波是被现代科技中广泛应用的一项技术，利用超声波可使原有许多难以解决 的技术问题超其想象的得到完美解决，迄今为止有些超声波能够解决的问题用物理学理论 都难以解释。
[0005] 声波的传播分为两种基本类型，即横波和纵波。质点在振动方向和波的传播方向 相互垂直，称为横波；质点的振动方向和波的传播方向相互平行，称为纵波。声波的传播是 由媒质的弹性模量引起的，固体中能够产生切变、容变、长变等各种弹性变形，所以固体中 既能传播与切变有关的横波，又能传播与容变或长变有关的纵波。液体和气体只有容变弹 性，在液体和气体内部只能传播与容变有关的弹性纵波。对于声波的传播而言，水是一种液 体传播媒质，所以声波在水中的传播只能以纵波的形式进行传播。
[0006] 本发明是利用超声波具有优良的传播方向性、在媒介中有良好的穿透性及在水中 是以与传播方向一致的纵波形式进行传播的等理论基础上进行深入研究的，在进一步研究 超声波的传播性质时，涉及理论上相关的参数有：声强I(W*nT2);媒质密度P (kg*nT3);频 率v (Hz、kHz);圆频率ω ;A振幅（m) ;c声速（m· s4) ;am加速度振幅（m· s^2) ;pm声压振 幅（N · m 2)。
【权利要求】
1. 一种将超声波波能应用于悬浮物加速沉淀的方法，其特征是将超声波电声转换器发 声面朝向水面并固定在密闭的容器内，外形成板式结构，在沉淀区将若干块振板用便于拆 卸的机械锁扣链接后拼接而成并浸在沉淀池水面上，当电声转换器发出超声波时，振幅加 速度会使水中悬浮物加速下沉。
2. 如权利要求书1所述内容，其特征是为了便于控制超声波对水面扫描的密度及波振 强度，振板内部的电声转换器用行、列间错位方法排列，其接线分别以并联方式连接，连线 后由电声换能器将电能转换成超声波能，超声波频率由中央控制室通过控制调频器的1?频 电流来控制，这样可根据水中悬浮物的特性来控制或倒用不同奇、偶数排列的电声转换器 发出不同或相同频率的超声波，亦可全部开启为同频率。
3. 如权利要求书1所述内容，其特征是为了有效的吸收超声波能及减少反射波的发 生，沉淀池底部最下层用浙青矿棉毡，其次用带孔聚酯泡沫塑料，上层用聚酯纤维铺底，这 样当波振逐级触及到聚酯纤维、带孔聚酯泡沫塑料及浙青矿棉毡时，在逐层吸收波能的同 时也减少了超声波大量的反射波能，它也可方便地清除由悬浮物积累构成的污泥，又不至 于由高分子有机材料对水体构成污染。
4. 如权利要求书1所述内容，其特征是为了减少反射波的干扰，池底部可设置成以水 流纵向轴线为脊线的斜面，这样垂直向下的波与反射波会形成一定角度而向脊线两侧反 射，因而可有效地阻止反射波对垂直波的干扰。
【文档编号】C02F1/36GK104045126SQ201310094336
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月12日 优先权日:2013年3月12日
【发明者】王恺, 刘湘平 申请人:中国市政工程西北设计研究院有限公司浙江分院, 王恺