半导体紫外线超声波联合水处理设备.pdf

一种半导体紫外线超声波联合水处理设备，由水槽、超声波振板和LED紫外线发光板组成，水槽从前至后由收口段、喉道段和扩口段依次连接构成；所述收口段的槽底为水平平面，两槽壁之间的间距由前至后逐渐缩小，且收口段水平方向截面为梯形；所述喉道段的槽底为从前至后下斜的平面，且喉道段的水平方向截面为矩形；所述扩口段的槽底为从前至后上斜的平面，两槽壁之间的间距由前至后逐渐扩大，且扩口段的水平方向截面为梯形。本发明运用巴歇尔槽设计原理，然后在其上安装超声波振板和LED紫外线发光板。该设备操作简单，抑菌消毒速度快，有机物降解明显，自动化控制程度高优点。

1、  一种半导体紫外线超声波联合水处理设备，其特征在于：由水槽、超声波振板和LED紫外线发光板组成；
所述水槽两端敞口，其前端敞口为水流进口，后端敞口为水流出口，水槽从前至后由收口段、喉道段和扩口段依次连接构成；
所述收口段的槽底为水平平面，两槽壁之间的间距由前至后逐渐缩小，且收口段水平方向截面为梯形；所述喉道段的槽底为从前至后下斜的平面，且喉道段的水平方向截面为矩形；所述扩口段的槽底为从前至后上斜的平面，两槽壁之间的间距由前至后逐渐扩大，且扩口段的水平方向截面为梯形；
所述超声波振板由一振动板和用于驱动该振动板振动的若干个超声波换能器构成；所述LED紫外线发光板由一基板上设若干个紫外线二极管构成；所述超声波振板和LED紫外线发光板两者中，一者位于所述收口段的槽底或槽壁上，另一者位于所述喉道段的槽底或槽壁上。

2、  根据权利要求1所述的半导体紫外线超声波联合水处理设备，其特征在于：所述水槽为巴歇尔量水槽。

半导体紫外线超声波联合水处理设备
技术领域
本发明涉及一种半导体紫外线超声波联合水处理设备，属于污水处理设备技术领域，主要对污水进行消毒灭菌和降解水中的有机物。
背景技术
由于工业的迅速发展，污染物的种类逐年增多，传统的水处理方法已经显得不再适应。开放式污水消毒处理设备采用紫外线消毒技术，利用紫外线对细菌、病毒等致病微生物具有的高效、广谱杀灭能力，达到水净化和消毒的目的。
在运行期间内，紫外消毒技术所采用的紫外灯随着石英保护套管表面的污染物沉积致使光强削弱而逐渐降低杀菌效率，因此必须在设计消毒系统时均留下有较大的余量，使灯管的光强下降到额定值的60％，整个系统仍然运行。紫外消毒系统的核心之一就是紫外灯管，灯管采用低压高强紫外汞灯管，单只灯管的最大功率可达400W以上，才能保证紫外输出达到40％以上。灯管预期使用寿命为8,000～1,2000小时，其使用寿命受现场使用条件、灯管开关次数、出水水质以及灯管清洗频率等因素的影响。其缺点是：开放式污水消毒水处理设备中，将紫外灯管多重密封于高透射率的石英玻璃套管中，并在内部接线，外壁使用防水材料，不能长时间保证紫外灯管处于绝缘状态，而且存在装置复杂、电力成本高、灯管更换频繁、处理费用高等一系列问题。
发明内容
本发明目的是提供一种半导体紫外线超声波联合水处理设备，利用半导体紫外线和超声波联合作用对水体进行消毒灭菌和降解有机物，并且在处理过程中，半导体紫外线和超声波联合作用不至于受到时间的推移而使效率过快下降。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种半导体紫外线超声波联合水处理设备，由水槽、超声波振板和LED紫外线发光板组成；
所述水槽两端敞口，其前端敞口为水流进口，后端敞口为水流出口，水槽从前至后由收口段、喉道段和扩口段依次连接构成；
所述收口段的槽底为水平平面，两槽壁之间的间距由前至后逐渐缩小，且收口段水平方向截面为梯形；所述喉道段的槽底为从前至后下斜的平面，且喉道段的水平方向截面为矩形；所述扩口段的槽底为从前至后上斜的平面，两槽壁之间的间距由前至后逐渐扩大，且扩口段的水平方向截面为梯形；
所述超声波振板由一振动板和用于驱动该振动板振动的若干个超声波换能器构成；所述LED紫外线发光板由一基板上设若干个紫外线二极管构成；所述超声波振板和LED紫外线发光板两者中，一者位于所述收口段的槽底或槽壁上，另一者位于所述喉道段的槽底或槽壁上。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
上述方案中，所述水槽为巴歇尔量水槽。
本发明工作原理是：
(1)依据巴歇尔槽形成缓流效应：
巴歇尔槽的设计中有收口、喉道、扩口三段，可以达到将宽面的水流逐步收拢缓流作用，当在收口段安装LED紫外线发光板时，可以增加紫外照射时间，逐步进行紫外作用的水质处理，然后通过喉道的狭小过道两侧安装功率可调的超声波振板进行水质处理，最后通过扩口排除。巴歇尔量水槽还具有水头损失较小，不易淤积的特点。
(2)依据超声波形成空化效应：
用多面向的超声波振板，超声波在水中产生超过重力加速度几万倍的质点加速度，形成空化效应，产生约4000K，100MPa的瞬间高温和高压的环境，同时以约110m/s的速度产生具有强烈的冲击波和射流等。水分子在热点达到超临界状态，并分解成自由基、超氧基等，有机物在热点上，发生化学键断裂、水相燃烧、高温分裂分解、超临界水氧化、自由基氧化等反应，达到有机物降解作用。
(3)依据紫外波的消毒作用：
紫外线会穿透微生物的细胞膜和细胞核，破坏核酸(DNA或RNA)的分子键，使其失去复制能力或失去活性，改变DNA的生物活性，使微生物不能复制。从而在不使用任何化学药物的情况下抑制、消灭细菌病毒，降解有机物等。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、本发明运用巴歇尔槽设计原理，收口、喉道、扩口的流水过程中，设计LED紫外线发光板进行抑菌、消毒、有机物降解，然后通过超声波振板产生的特殊频率的超声波引起水质的空化效应，产生自由基有效降解有机物，设备操作简单，抑菌消毒速度快，有机物降解明显，自动化控制程度高。
2、本发明超声波振板由一振动板和用于驱动该振动板振动的若干个超声波换能器构成，当单个超声波换能器的频率和功率相同时，超声波振板的功率更加强大，因此处理的范围更广。
附图说明
附图1为水槽的立体示意图；
附图2为本发明的侧视图；
附图3为本发明的俯视图。
以上附图中，1、收口段；2、喉道段；3、扩口段；4、超声波振板；5超声波换能器；6；LED紫外线发光板。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种半导体紫外线超声波联合水处理设备
如附图1、附图2和附图3所示，半导体紫外线超声波联合水处理设备由水槽、超声波振板4和LED紫外线发光板6组成。
所述水槽两端敞口，其前端敞口为水流进口，后端敞口为水流出口，水槽从前至后由收口段1、喉道段2和扩口段3依次连接构成。该水槽可以使用巴歇尔量水槽，由于巴歇尔量水槽的各段之间不但有形状要求，而且必须各段之间还要有特殊的比例关系，因此本发明可以利用现有水路中的巴歇尔量水槽，然后在其上安装超声波振板4和LED紫外线发光板6。
所述收口段1的槽底为水平平面，两槽壁之间的间距由前至后逐渐缩小，且收口段1水平方向截面为梯形；所述喉道段2的槽底为从前至后下斜的平面，且喉道段2的水平方向截面为矩形；所述扩口段3的槽底为从前至后上斜的平面，两槽壁之间的间距由前至后逐渐扩大，且扩口段3的水平方向截面为梯形，这样的形状与巴歇尔量水槽相似。
所述超声波振板4由一振动板和用于驱动该振动板振动的若干个超声波换能器5构成。该振动板可以使用金属板如不锈钢钢板，然后在上面均匀布设若干个超声波换能器5，超声换能器5的作用是将超声波发生器产生的超声频电振荡信号转换为超声频机械振动。而超声波发生器的作用是将220V或380V的交流电转换成超声频的电振荡信号，它主要有振荡器、电压放大器、功率放大器和输出变压器等部分组成。这样几个超声波换能器5共同作用于振动板，使振动板的机械振动功率增强，因而扩大超声作用范围。在安装超声波振板4时，可将该振动板作为槽底或槽壁的一部分嵌入槽底或槽壁，或者将振动板槽底或槽壁背面。超声波振板4可以设置一块、两块或者三块。
所述LED紫外线发光板6由一基板上设若干个紫外线二极管构成，这样的多个紫外线二极管均设在基板上，共同发出紫外线照射水体。LED紫外线发光板6的安装方式也可以与超声波振板一样。LED紫外线发光板6可以设置一块、两块或者三块。
所述超声波振板4和LED紫外线发光板6两者中，当超声波振板4位于所述收口段1的槽底或槽壁上，LED紫外线发光板6位于所述喉道段2的槽底或槽壁上时，在消毒灭菌条件下，收口段1超声波振板4通过超声波的周期性震荡以及声空化形成的射流在水中产生的机械剪力，将大的菌胶团破坏为单个微生物，然后通过安装在喉道段2的LED紫外线发光板6对流经水质进行消毒灭菌的照射，由于超声波的预处理极大的优化了紫外消毒的效果。
所述超声波振板4和LED紫外线发光板6两者中，当LED紫外线发光板6位于所述收口段1的槽底或槽壁上，超声波振板4位于所述喉道段2的槽底或槽壁上时，在有机物物降解作用中，收口段1的LED紫外线发光板6对流经水质进行消毒灭菌，然后通过安装在喉道段2的超声波振板4对有机物进行降解作用，在超声辐射造成空化作用下，部分水分子在空化泡中生成自由基，形成的水化自由基和水中的有机物反应，使得有机物迅速降解。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。