CN106430408B - 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 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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***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。
附图说明
图1为本发明一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的结构示意图其中1为污水污渣入口、2为污水污渣/微泡混合室、3为旋转分布板、4为碗型分流罩、5为CG超声混响谐振场发生管主反应器、6为滤网、7为筛板、8为封头、9为污水污渣出口和10 为处理水出口；
图2为本发明一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器中CG超声混响谐振场发生管主反应器5的俯视图；其中5-1为内套管、5-2为外套管、5-4为反射挡片；
图3为具体实施方式五所述同轴三组CG超声混响谐振场声源发生器(CTG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图；其中5-1为内套管、5-2为外套管、5-3为CG超声混响谐振场生源发生器；
图4为具体实施方式五所述同轴三组CG超声混响谐振场声源发生器(CTG)形成的超声混响谐振场示意图；其中区域a为混响场，区域b为谐振场；
图5为具体实施方式七所述同轴六组CG超声混响谐振场声源发生器(CSG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图；其中5-1为内套管、5-2为外套管、5-3为CG超声混响谐振场生源发生器；
图6为具体实施方式七所述同轴六组CG超声混响谐振场声源发生器(CSG)形成的超声混响谐振场示意图；其中区域a为混响场，区域b为谐振场；
图7为具体实施方式九所述同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图；其中5-1为内套管、5-2为外套管、5-3 为CG超声混响谐振场生源发生器；
图8为具体实施方式九所述同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)形成的超声混响谐振场示意图；其中区域a为混响场，区域b为谐振场；
图9为具体实施方式十一所述同轴八组CG超声混响谐振场声源发生器(CEG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图；其中5-1为内套管、5-2为外套管、5-3为CG 超声混响谐振场生源发生器；
图10为具体实施方式十一所述同轴八组CG超声混响谐振场声源发生器(CEG)形成的超声混响谐振场示意图；其中区域a为混响场，区域b为谐振场；
图11为试验二所述工艺流程图；其中11为试验一所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，12为污泥沉降池，13为污泥泵，14为风机，15为污水池；
图12为试验四所述工艺流程图；其中16为试验三所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，17为氧气瓶，18为臭氧发生器，19为污水池，20为水泵，21为尾气吸收装置；
图13为试验六所述工艺流程图；其中22为试验五所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，23为高压齿轮泵，24为出油后沉降池，25为含氯废水池，26为三采回注储水池。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种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超声混响谐振场声源发生器5-3和设置于内套管5-1外壁上与CG超声混响谐振场声源发生器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。
本实施方式的处理器接在生活剩菜剩饭粉碎机之后，专为处理粉碎后的污水污渣而设计。
本实施方式的处理器中筛板7的作用是为支撑滤网6。
本实施方式中所述旋转分布板3由3个环型30°下狭缝分布环按30度角顺时针压在一起构成。
本实施方式中所述旋转分布板3为现有市售产品。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：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。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述设置于外套管 5-2外壁上的CG超声混响谐振场声源发生器5-3为同轴三组CG超声混响谐振场声源发生器(CTG)、同轴六组CG超声混响谐振场声源发生器(CSG)、同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)或同轴八组CG超声混响谐振场声源发生器(CEG)。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
本实施方式所述CG超声混响谐振场声源发生器5-3的管径管径大小根据生活污水来源而定。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：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超声混响谐振场声源发生器5-3的频率f的半波长或半波长的整数倍。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述同轴三组 CG超声混响谐振场声源发生器(CTG)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。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
本实施方式所述同轴三组CG超声混响谐振场声源发生器(CTG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图如图3所示。
本实施方式所述同轴三组CG超声混响谐振场声源发生器(CTG)形成的超声混响谐振场示意图如图4所示。
本实施方式的CTG发生器，位于同一轴线上的每组超声变频换能振子频率相同。
本实施方式的CTG发生器，形成同轴120°角分布的混响场，超声变频换能振子辐射的行波与内套管外壁的不规则反射挡片的反射波形成混响场。两相邻组的混响场组成谐振，混响场谐振场互相激荡，能流密度集中，功率大幅度增强，故本发明也称其为谐振加强场。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述同轴三组 CG超声混响谐振场声源发生器(CTG)中相邻两组超声变频换能振子的频率之差＜5KHz。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述同轴六组 CG超声混响谐振场声源发生器(CSG)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。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
本实施方式所述同轴六组CG超声混响谐振场声源发生器(CSG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图如图5所示。
本实施方式所述同轴六组CG超声混响谐振场声源发生器(CSG)形成的超声混响谐振场示意图如图6所示。
本实施方式的CSG发生器，位于同一轴线上的每组超声变频换能振子频率相同。
本实施方式的CSG发生器，形成同轴60°角分布的混响场，当振子带动外壁振动时形成由不同频率振子的源声波与早反射波建立起六组多频混响场。同时两相邻组的混响场组成谐振加强场，使多组混响谐振加强场集中分布在同心环形空间里。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述同轴六组 CG超声混响谐振场声源发生器(CSG)中相邻两组超声变频换能振子的频率之差＜5KHz。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：所述同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)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。其他步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
本实施方式所述同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图如图7所示。
本实施方式所述同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)形成的超声混响谐振场示意图如图8所示。
本实施方式的CBTG发生器，位于同一轴线上的每组超声变频换能振子频率相同。
本实施方式的CBTG发生器，形成120°角双排分布的混响场，超声变频换能振子辐射的行波与内套管外不规则反射板反射波形成三组双近频混响场。同时两相邻组的双近频混响场组成谐振加强场，使多组混响谐振加强场集中分布在同心环形空间里。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：所述同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)中相邻两组超声变频换能振子的频率之差＜5KHz。其他步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：所述同轴八组 CG超声混响谐振场声源发生器(CEG)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。其他步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
本实施方式所述同轴八组CG超声混响谐振场声源发生器(CEG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图如图9所示。
本实施方式所述同轴八组CG超声混响谐振场声源发生器(CEG)形成的超声混响谐振场示意图如图10所示。
本实施方式的CEG发生器，位于同一轴线上的每组超声变频换能振子频率相同。
本实施方式的CEG发生器，形成同轴45°角分布的混响场，同时两相邻组的混响场组成谐振加强场，使多组混响谐振加强场集中分布在同心环形空间里。
本实施方式的特点是根据振子换能器的频率、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套管与内导管直径，使其工作效率更高。
在使用CEG型声源时，套管与内导管直径可以选择大的尺寸，使用振子换能器的频率低时，套管与内导管直径可以选择大的尺寸，使用振子换能器的频率高时，套管与内导管直径则宜选择相对小的尺寸。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：所述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。其他步骤及参数与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：所述外套管 5-2的长度为5m～10m。其他步骤及参数与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：所述超声变频换能振子的频率为20Hz～110Hz。其他步骤及参数与具体实施方式一至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式给出了适用于不同类型生活污水污渣的本发明所述 CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的型号及对应频率范围，具体见表1。
※混响谐振功率：按混响功率为行波功率2.5～3.0；谐振功率为参加谐振行波之和计算得出。
※※声强：根据混响谐振功率计算得到，其值对混响谐振功率有依存性。
尺寸mmGB13296-91：Ф为外径×壁厚，L为外管长度。
本实施方式为保持污水污渣的处理量，可调控内、外套管之间形成的环形空间的横截面积。
具体实施方式十五：本实施方式的利用一种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中混合完全后，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。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十五不同的是：控制生活污水污渣的流速为2.5m/min～30.5m/min。其他步骤及参数与具体实施方式十五相同。
具体实施方式十七：本实施方式的一种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。
本实施方式中在被处理生活污水污渣体系内各处连续不断地产生适量数目的微泡，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。
在本实施方式所述的这些领域中，主要使用20-155KHz低频超声波，其在水介质中的传播速度为1450米/秒[1]，为空气中340米/秒的4.265倍，衰减很小，源声波(Directsound)与早反射波(Early reflected sounds)几乎完全重叠，不同频率的混响时间、散射度、混响密度等容易调控，因此在水声化学反应器中容易建立起混响场[2]；另一方面，基于现代超声技术的进步，超声波换能器(振子)的尺寸能够做得很小，可以使两频率相近混响场的间距调整在谐振的距离，这为建立混响场谐振耦合波奠定了硬件技术基础。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十七不同的是：所述CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器与过氧化氢并用的具体过程为：使被处理的生活污水污渣与过氧化氢产生的微泡混合完全后，再泵入所述CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器进行处理。其他步骤及参数与具体实施方式十七相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十七或十八不同的是：所述CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器与过氧化氢并用的具体过程为：使被处理的生活污水污渣与臭氧产生的微泡混合完全后，再泵入所述CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器进行处理。其他步骤及参数与具体实施方式十七或十八相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式十七至十九之一不同的是：所述CG 超声混响谐振场生活污水污渣处理器与过氧化氢并用的具体过程为：使被处理的生活污水污渣与活性铁系催化法的试剂产生的微泡混合完全后，再泵入所述CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器进行处理。其他步骤及参数与具体实施方式十七至十九之一相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式十七至二十之一不同的是：所述 CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器与过氧化氢并用的具体过程为：使被处理的生活污水污渣与次氯酸盐产生的微泡混合完全后，再泵入所述CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器进行处理。其他步骤及参数与具体实施方式十七至二十之一相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式十七至二十一之一不同的是：所述 CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器与过氧化氢并用的具体过程为：使被处理的生活污水污渣与芬顿试剂产生的微泡混合完全后，再泵入所述CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器进行处理。其他步骤及参数与具体实施方式十七至二十一之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果：
试验一(结合图1、2、5、6)：本试验的一种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；
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为同轴六组CG超声混响谐振场生源发生器；
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。
试验一所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的型号及对应频率范围见表1中CG-A；
试验一所述处理器中污水污渣出口9也是气体逸出口，作为体系与外界的畅通装置。
试验一所述一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器中同轴六组CG超声混响谐振场生源发生器中超声变频换能振子为PVDF(Polyvinylidene Fluoride，聚偏二氟乙烯) 压电薄膜变频换能器。
试验一所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器中的同轴六组CG超声混响谐振场声源发生器(CSG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图如图5所示。
试验一所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器中的同轴六组CG超声混响谐振场声源发生器(CSG)形成的超声混响谐振场示意图如图6所示。
试验二：(结合图11)采用试验一所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器处理好/厌氧污泥，流程图如图11所示，其中11为试验一所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，12为污泥沉降池，13为污泥泵，14为风机，15为污水池。
经试验一所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的处理好/厌氧污泥的过程如下：
将被处理的生活污水污渣与空气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，处理后的污泥由污水污渣出口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。
经试验一所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器处理后的好/厌氧污泥，提高了其中生物尸体破壁率，使得所得浓缩污泥的含水率由88％～95％降至45％～55％，从而大幅度减少了污泥的总含水量，取得很好的效果。
试验三、(结合图1、2、7、8)本试验与试验一的差别是：
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为同轴双排三组 CG超声混响谐振场生源发生器；
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。
试验三所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的型号及对应频率范围见表1中CG-A；
试验三所述处理器中污水污渣出口9也是气体逸出口，作为体系与外界的畅通装置。
试验三所述一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器中同轴六组CG超声混响谐振场生源发生器中超声变频换能振子为PVDF(Polyvinylidene Fluoride，聚偏二氟乙烯) 压电薄膜变频换能器。
试验三所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器中的同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图如图7所示。
试验三所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器中的同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)形成的超声混响谐振场示意图如图8所示。
试验四：(结合图12)采用试验三所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器处理委内瑞拉超重原油水处理的二沉池出水，流程图如图12所示，其中16为试验三所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，17为氧气瓶，18为臭氧发生器， 19为污水池，20为水泵，21为尾气吸收装置。
经试验三所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的处理委内瑞拉超重原油水处理的二沉池出水的过程如下：
委内瑞拉超重原油废水处理的二沉池出水，处理前水质为：COD 87-114mg/L，pH为6.8，色度为45，石油类3mg/L，氨氮10mg/L。
将被处理的生活污水污渣与臭氧发生器产生的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，处理后的污泥由污水污渣出口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。
在水温为17℃时采用试验三所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器进行处理，控制声流密度为12.5w/cm2，臭氧投加量为50mg/L，pH值为6.8。
经试验三所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器处理后的委内瑞拉超重原油水处理的二沉池出水，其出水COD为40.1-52.4mg/L，COD去除率在 43.59％～63.11％。水质已经完成且远远优于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。比单独使用异相催化臭氧氧化法的效率有很大提高。
试验五、(结合图1、2、9、10)本试验与试验一的差别是：
所述CG超声混响谐振场发生管主反应器5的个数为3，3个CG超声混响谐振场发生管主反应器5串联；
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为同轴双排三组 CG超声混响谐振场生源发生器；
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。
试验五所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的型号及对应频率范围见表1中CG-D；
外套管5-2为高弹性GB13296-91不锈钢薄管。
试验五所述处理器中污水污渣出口9也是气体逸出口，作为体系与外界的畅通装置。
试验五所述一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器中同轴六组CG超声混响谐振场生源发生器中超声变频换能振子为PVDF(Polyvinylidene Fluoride，聚偏二氟乙烯) 压电薄膜变频换能器。
试验五所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器中的同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)的超声变频换能振子与反射挡片的分布示意图如图7所示。
试验五所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器中的同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器(CBTG)形成的超声混响谐振场示意图如图8所示。
试验六：(结合图13)采用试验五所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器处理原油三采回注水，流程图如图13所示，其中22为试验五所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器，23为高压齿轮泵，24为出油后沉降池，25为含氯废水池， 26为三采回注储水池。
三采回注水的高粘度主要由于三元复合驱驱替液中的高分子量聚丙烯酰胺及其部分降解物引起。三元复合驱使用的聚合物PHPAM(Partially HydrolyzedPolyacrylamide，部分水解聚丙烯酰胺)为线型高聚物，只有线型单键链接才能保证高聚物的水溶性质。重均分子量在107以上的线型大分子的径长比大的惊人，放大来看犹如一根直径2.5cm长3.2km 的细长绳子，如果两端没有外力拉扯，细长绳子不会是直的，而呈现无规线团状态；由于部分酰胺基(-NH2)水解生成的羧基(-COOH)处于离解状态，-COO-彼此间负电荷排斥力，使无规线团处于蓬松状态，因而其流体等效球(hydrodynamically equivalentsphere) 体积较非离子聚丙烯酰胺大很多，大的流体等效球体积不仅能表现出高得流动粘度，而且产生空隙匹配效果。由于大庆油藏为砂岩矿床，空隙较大，大的流体等效球体积才可与大的空隙匹配，在匹配空隙中可产生捕集性动态吸附，由此产生大的色谱作用，从而在驱替过程中大幅地提高了驱替液的波及指数，这就是大庆三元复合驱设计使用分子量在107以上PHPAM高聚物的关键所在。在驱替液中这些大分子的蓬松无规线团随着注水流经砂岩空隙时，由于捕集性动态吸附时发生的粘联剪切、喉管阻隔变形、粘弹形变剪切等多种因素，高分子量PHPAM会发生部分降解，据试验数据统计，部分降解物约占总注入聚合物总量的40％，部分降解物的分子量在104～105，降解与未降解的高聚物的存在是导致采出液具有较高的粘度原因。
传统的单频超声波处理器采用超声行频波为20KHz、40KHz、55KHz、80KHz与次氯酸盐发并用处理原油三采回注水时耗电量为15元/m3，耗电量较高。
经试验五所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的处理原油三采回注水的过程如下：
将被处理的生活污水污渣与次氯酸盐产生的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，处理后的污泥由污水污渣出口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。
所述次氯酸盐为次氯酸钠，所述次氯酸钠的投加量为20L/m3。
经试验五所述的一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的处理原油三采回注水的粘度由处理前得40厘泊降至处理后的1.0厘泊，取得了很好的降粘效果。
Claims (8)
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超声混响谐振场声源发生器5-3和设置于内套管5-1外壁上与CG超声混响谐振场声源发生器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；
所述设置于外套管5-2外壁上的CG超声混响谐振场声源发生器5-3为同轴三组CG超声混响谐振场声源发生器、同轴六组CG超声混响谐振场声源发生器、同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器或同轴八组CG超声混响谐振场声源发生器；
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超声混响谐振场声源发生器5-3的频率f的半波长或半波长的整数倍。
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，其特征在于所述同轴三组CG超声混响谐振场声源发生器具体为：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。
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，其特征在于所述同轴六组CG超声混响谐振场声源发生器具体为：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。
5.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，其特征在于所述同轴双排三组CG超声混响谐振场声源发生器具体为：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。
6.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，其特征在于所述同轴八组CG超声混响谐振场声源发生器具体为：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。
7.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，其特征在于该方法采用权利要求1所述的CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器按以下步骤进行：
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，并旋转向尾部推进，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。
8.一种CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器的应用，其特征在于采用权利要求1所述CG超声混响谐振场生活污水污渣处理器单独用来处理工业污水、生活污水、农业污水及江河湖海天然水资源的污染，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。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |