專利名稱：利用超聲波清洗水處理池中沉降設(shè)備的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)和設(shè)備，尤其涉及一種水處理池中沉降設(shè)備的處理工藝和沉積泥的清洗方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在水處理工程中，機(jī)械加速澄清池中的斜管及平流沉淀池中的波紋板的作用是利用其特殊的流體力學(xué)特性，使得含有活性污泥的污水沿斜管或波紋板按特定設(shè)計的縫隙空間緩慢上升，在上升過程中，逐步吸附經(jīng)過加藥處理的水中雜質(zhì)，當(dāng)其密度大于水并足以克服上升水流的托舉作用時，就會沿斜管或波紋管斜坡表面或縫隙緩慢沉降，并下滑流入底部的污泥收集池中，被澄清的水沿斜管或波紋板特定設(shè)計的縫隙空間緩慢上升至集水槽流走，從而達(dá)到清水和渾濁沉淀物分離的目的，見圖1所示的澄清池中的斜管及平流沉淀池中的波紋板的澄清原理。
無論是任何材料制作的斜管還是波紋板，其摩擦系數(shù)都不可能為零，因此在使用過程中都存在著逐漸堵塞的問題。以機(jī)械加速澄清池中的斜管為例，使用一段時間后，由于每根斜管表面上污泥沉降的不均勻，特別是到春、夏季日照充足，水中藻類大量繁殖時，因繁殖的藻類附著在斜管表面而增大斜管的磨擦系數(shù)，降低污泥在斜管表面沉積后的流動性能，破壞了斜管的流體力學(xué)特性。使斜管表面沉積的污泥逐漸積累過多而不能下滑，斜管內(nèi)緩慢的上升水流空間漸漸被污泥和水藻堵塞。
這種堵塞現(xiàn)象是一種逐漸的發(fā)展的過程，由于在總的水處理量不變的情況下，局部斜管堵塞，勢必增大了其余斜管內(nèi)單位面積上緩慢上升水流的流速，改變了其流體力學(xué)特性。當(dāng)流速大到某一極限時(一般設(shè)計為2毫米/秒-3.0毫米/秒)，破壞了清水和污泥澄清分離所需要的條件。單位面積內(nèi)流速增大的水流，最終將密度只略略大于水的絮凝物和沉積在斜管或波紋板上的污泥從斜管內(nèi)或縫隙向上反沖上來。形成絮凝物上浮與清水混合的“翻池”現(xiàn)象。并流入應(yīng)是收集清水的集水槽流至下一級濾池，使澄清池完全失去了本身應(yīng)該起到的水、泥分離，從而澄清水質(zhì)的作用，可參見圖2澄清池中的斜管及平流沉淀池中的波紋板被堵塞的過程。
以機(jī)械加速澄清池為例，經(jīng)過多年的觀察與研究，得出如下結(jié)論，同時參見圖3示出的機(jī)械加速澄清池的水處理能力與斜管(或波紋板)的堵塞程度的關(guān)系。如圖所示，機(jī)械加速澄清池的水處理能力與斜管(或波紋板)的堵塞程度成反比，即斜管(或波紋板)的堵塞率越高，其水處理能力越低。隨著機(jī)械加速澄清池運(yùn)行時間的延長，斜管(或波紋板)堵塞率不斷增高，而其處理能力則不斷降低；因此為了保證機(jī)械加速澄清池的出水水質(zhì)，只能不斷的減小處理水量，因此，機(jī)械加速澄清池一般都運(yùn)行在設(shè)計能力以內(nèi)，而且處理能力是逐步減?。缓芏鄼C(jī)械加速澄清池的實際運(yùn)行狀況大大低于設(shè)計能力，就是其閥值不斷降低的結(jié)果；這里所說的閥值，即表1上面所標(biāo)示的兩條斜線的交叉點(diǎn)。而為了保證出水水質(zhì)，一般將水量控制在略低于閥值。
如果水量高于閥值，即斜管(或波紋板)中水的上升流速超過設(shè)計流速(一般為超過2毫米/秒～3.0毫米/秒)，此時斜管中的絮凝物質(zhì)即會大量溢出斜管表面，機(jī)械加速澄清池即失去澄清作用，而且含有大量絮凝物質(zhì)的水通過集水槽流向后序的濾池，將給濾池造成極大的壓力，過濾用濾料間的孔隙將很快被堵塞。此時只有對濾池及時進(jìn)行反沖洗并減小機(jī)械加速澄清池的水量才能解決上述問題，而這一過程又要消耗大量的水。通過長期觀察，我們發(fā)現(xiàn)，機(jī)械加速澄清池的水處理能力的閥值是一個變量，影響它的因素很多，如溫度、水質(zhì)、水量等等。最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是斜管(或波紋板)的堵塞率。
在實際運(yùn)行中，為了最大限度的保證機(jī)械加速澄清池的水處理能力，一般都將其工作點(diǎn)(處理水量)調(diào)整到略低于閥值，以絮凝物質(zhì)不溢出斜管表面為準(zhǔn)，但此時機(jī)械加速澄清池的實際處理能力已經(jīng)低于設(shè)計處理能力，隨著運(yùn)行時間的延長，其實際處理能力將進(jìn)一步下降，所以在運(yùn)行過程中水量即使不發(fā)生變化，但是由于閥值的不斷降低，也會有大量的絮凝物質(zhì)從斜管中溢出，這也是造成機(jī)械加速澄清池不能長期穩(wěn)定運(yùn)行的根本原因?？偠灾?，由于機(jī)械加速澄清池設(shè)計結(jié)構(gòu)上固有的缺陷，給水處理工藝方面的管理帶來很大困難。從世界第一座機(jī)械加速澄清池運(yùn)行開始，這個問題一直沒有得到解決。
對于堵塞率的測量，我國多為人工檢查調(diào)試，往往給運(yùn)行值班人員造成很大的工作壓力，尤其在夜間照明不好的情況下，即使發(fā)生水量超過閥值的情況也不容易被及時發(fā)現(xiàn)。從而造成大量水和藥的浪費(fèi)。國外發(fā)達(dá)國家的監(jiān)測與控制水平雖然比我們高很多，但至今也沒有理想的辦法從根本上解決上述問題。
當(dāng)出現(xiàn)以上現(xiàn)象，水處理能力降低到一定程度時，為了保證水處理能力，通常的做法是停產(chǎn)將水全部放掉，用高壓水槍逐根對斜管進(jìn)行沖洗，將堵塞的污泥及藻類完全沖凈，再恢復(fù)生產(chǎn)。沖洗周期多則十幾天，少則六七天。每次沖洗都要將大量加過藥的原水白白放掉，沖洗過程中還要用掉一定數(shù)量的出廠水，浪費(fèi)巨大。據(jù)統(tǒng)計，一般地表水廠生產(chǎn)過程中的自耗水達(dá)到15％左右，由于上述問題產(chǎn)生的自耗水保守估計也應(yīng)在3～5％左右甚至更多，由于機(jī)械加速澄清池處于制水工藝的第一環(huán)節(jié)，如果它的出水水質(zhì)不能保證，勢必給下一道水處理工藝造成極大的壓力，這就是地表水廠制水工藝中的一個“瓶頸”。搞水處理的業(yè)內(nèi)人士對此均深有體會。
人工沖洗的方法除了要耗費(fèi)大量的人力物力外，也不能保證徹底沖洗干凈，總要留下一些死角沖洗不到，降低了斜管或波紋板的有效過水面積。此外，如不進(jìn)行頻繁的停產(chǎn)沖洗，由于積泥過于沉重，必然加速斜管與波紋板的老化與損壞，導(dǎo)致承托斜管和波紋板的桁架被積泥壓垮。而由于工作人員沖洗時在斜管上面不停走動，也會在斜管表面造成一定程度的形變，從而縮短了斜管的使用壽命，加劇了斜管的堵塞。
綜上所述，機(jī)械加速澄清池、平流沉淀池這些水處理池中沉降設(shè)備的積泥逐漸堵塞問題，成了長期以來困擾供水企業(yè)的一大難題，也是每一個地表水廠水處理工藝過程中的“瓶頸”。為了解決沉積污泥逐漸堵塞斜管(或波紋板)的問題，人們也曾想了很多辦法，例如將玻璃鋼材料的斜管換成乙丙共聚材料的，希望通過減小磨擦力來加速積泥的下滑等等，但效果均不理想，供水雜志上也有一些文章對此問題作了研究，但真正可行的技術(shù)方案至今尚未發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種使用超聲波技術(shù)清洗水處理池中的沉降設(shè)備的方法和系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用超聲波清洗水處理池中沉降設(shè)備的方法，包括以下步驟(a)設(shè)置超聲波的功率和發(fā)射頻率，啟動其開始工作，發(fā)射超聲波；(b)利用運(yùn)動承載裝置帶動該超聲波發(fā)射裝置以潛水方式在沉降設(shè)備所在區(qū)域的上方做往復(fù)的掃描移動，使超聲波經(jīng)水體均勻地發(fā)射到斜管或波紋板表面。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述水處理池中的沉降設(shè)備為機(jī)械加速澄清池中的斜管或者平流沉淀池中的波紋板。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述步驟(a)中，將超聲波的功率設(shè)置為0.01-0.1W/cm2。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)所述步驟(a)中，將超聲波的發(fā)射頻率設(shè)置為18-40KHZ。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)達(dá)到設(shè)定的掃描次數(shù)或時間后結(jié)束本周期清洗，據(jù)需要停止或開始下一周期運(yùn)行。
本發(fā)明提供的利用超聲波清洗水處理池中沉降設(shè)備的系統(tǒng)包括設(shè)置在水處理池中的運(yùn)動承載裝置和安裝在該運(yùn)動承載裝置上的超聲波發(fā)射裝置，該運(yùn)動承載裝置進(jìn)一步包括安裝在水處理池中的運(yùn)行軌道；架設(shè)在該運(yùn)行軌道上的運(yùn)動車體；帶動該運(yùn)動車體在該運(yùn)行軌道上運(yùn)動的驅(qū)動裝置；以及檢測所述車體位置并根據(jù)檢測結(jié)果控制所述驅(qū)動裝置運(yùn)行方向的車體位置檢測和控制裝置。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述水處理池為機(jī)械加速澄清池或平流沉淀池。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述運(yùn)行軌道由架設(shè)在圓形的水處理池中的，同心的一內(nèi)圈運(yùn)行軌道和一外圈運(yùn)行軌道組成，或者，所述運(yùn)行軌道由架設(shè)在矩形的水處理池兩相對側(cè)壁上的兩條運(yùn)動軌道組成。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述運(yùn)動車體通過滾輪配合架設(shè)在運(yùn)行軌道上，驅(qū)動裝置為電機(jī)，用于驅(qū)動該運(yùn)動車體沿著該運(yùn)行軌道和/或驅(qū)動該超聲波發(fā)射裝置沿該運(yùn)動車體移動，所述車體位置檢測和控制裝置包括位置傳感元件和電機(jī)控制器，所述位置傳感元件裝設(shè)在至少一條運(yùn)行軌道和/或運(yùn)動車體的兩端，在檢測到車體和/或超聲波發(fā)射裝置運(yùn)行到達(dá)該位置時，向相應(yīng)的電機(jī)控制器發(fā)送信號，以控制所述車體變換運(yùn)行方向，使車體在運(yùn)行軌道和/或運(yùn)動車體上做往復(fù)的掃描運(yùn)動。
進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點(diǎn)所述超聲波發(fā)射裝置為一密閉盒體，盒體內(nèi)按直線方向排列一定數(shù)量的超聲波換能器。
綜上所述，本發(fā)明利用超聲波在水中空化氣泡破裂產(chǎn)生的微振動技術(shù)不停產(chǎn)清洗水處理池中的斜管和波紋板的方法的作用是明顯的，其效果大大優(yōu)于人工高壓水沖洗，并且沒有死角。能夠為機(jī)械加速澄清池長期穩(wěn)定運(yùn)行提供必要的條件，并有效減少后序砂濾池的反沖洗次數(shù)。使用本發(fā)明方法，可以降低水耗，藥耗和人力，延長斜管的使用壽命，從而有效的降低制水成本。有了這項技術(shù)工藝，人工高壓水表沖洗這一費(fèi)時、費(fèi)力、費(fèi)水的繁雜工藝將成為歷史。
本發(fā)明解決了長期以來一直困擾供水企業(yè)的一大難題，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，在我國乃至世界上水資源日益匱乏的今天，這顯得尤為重要，有極大的推廣價值。


圖1是澄清池中的斜管及平流沉淀池中的波紋板的澄清原理圖。
圖2是澄清池中的斜管及平流沉淀池中的波紋板被堵塞的過程示意圖。
圖3是機(jī)械加速澄清池的水處理能力與斜管的堵塞程度的關(guān)系圖。
圖4是本發(fā)明實施例清洗系統(tǒng)的俯視示意圖。
圖5A和圖5B是本發(fā)明實施例清洗系統(tǒng)在水中斷面的示意圖。
圖6是本發(fā)明利用超聲波空化氣泡破裂產(chǎn)生的振動清洗斜管或波紋板原理示意圖。
圖7是使用了超聲波后斜管堵塞率、實際處理能力和理想處理能力的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的基本思路是利用超聲波在水中的空化作用產(chǎn)生的微震動清洗水處理池中沉降設(shè)備。
首先確定的是，能讓已經(jīng)沉積在斜管(或波紋板)上的污泥和水中的絮凝物順利的下滑，只有采用微震動技術(shù)，而且在不影響水流方向和流速的情況下，才能達(dá)到清水和污水分離的目的。
經(jīng)過多次試驗，利用特殊設(shè)計的超聲波清洗設(shè)備可以實現(xiàn)微震動清洗的技術(shù)。
超聲波清洗原理是基于空化作用，即在液體中無數(shù)微小氣泡的快速形成并迅速內(nèi)爆。由此產(chǎn)生的振動將浸沒在液體中的物體內(nèi)外表面的污物剝落下來。超聲發(fā)射裝置包括將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的換能器，以及產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生器。超聲波和其它聲波一樣，是一系列的壓力點(diǎn)，即一種壓縮和膨脹交替的波。如果聲能足夠強(qiáng)，液體在波的膨脹階段被推開，由此產(chǎn)生氣泡；而在波的壓縮階段，這些氣泡就在液體中瞬間爆裂或內(nèi)爆，產(chǎn)生一種非常有效的沖擊力，特別適用于清洗。這個過程被稱為空化作用。
由于超聲波能夠穿透細(xì)微的縫隙和小孔，故可以應(yīng)用與任何形狀物體的清洗。超聲清洗相對常規(guī)清洗方法在工件除垢方面要快得多。裝配件無須拆卸即可清洗。超聲清洗可節(jié)省勞動力的優(yōu)點(diǎn)往往使其成為最經(jīng)濟(jì)的清洗方式。此外，由于超聲波在液體中無處不在，所以在清洗過程中也就不會出現(xiàn)清洗死角。
在水處理行業(yè)特別是對本發(fā)明所涉及的沉降設(shè)備的不停產(chǎn)處理中，超聲波技術(shù)還沒有過實際應(yīng)用或相關(guān)的研究。因為傳統(tǒng)的清洗工藝設(shè)計基本都是清洗物體表面已經(jīng)形成的污垢(如氧化層、油垢等)，一般是設(shè)計有清洗槽，將物體放入清洗槽中，加入有效的清洗劑，通過超聲波產(chǎn)生振動的物理作用輔以清洗劑的化學(xué)溶解作用達(dá)到清洗的目的；對單個物體而言，達(dá)到清洗要求既完成了本次清洗工序。傳統(tǒng)的清洗設(shè)計不論是只利用超聲波的物理作用還是結(jié)合清洗劑的化學(xué)作用，相對的清洗范圍都較小，工藝容易實現(xiàn)。但在水處理行業(yè)特別是對本發(fā)明所涉及的沉降設(shè)備的不停產(chǎn)處理中，不限于局部管道或容器當(dāng)中的內(nèi)表面處理，被清洗物需要的清洗范圍很大，而且需要對同一物體不斷形成的污物進(jìn)行不間斷清洗并防止污物再次形成。
此外，傳統(tǒng)的清洗設(shè)計對設(shè)備中液體的流體力學(xué)特性和超聲波的聲強(qiáng)都沒有太高的要求；由于在清洗應(yīng)用中超聲波聲強(qiáng)無法達(dá)到破壞物體本身結(jié)構(gòu)特性的強(qiáng)度，因此往往是超聲波聲強(qiáng)越大，即單位功率越大，清洗效果越好，清洗時間越短。
而在本發(fā)明所涉及的沉降設(shè)備不停產(chǎn)處理中，由于其獨(dú)特的沉降特點(diǎn)，如果聲強(qiáng)過大，既單位功率過大，則會破壞液體的流體力學(xué)特性和沉降設(shè)備的沉降特性，而且水處理行業(yè)中的沉降設(shè)備需要的處理范圍較大，并由于水處理的特點(diǎn)是要求盡量避免使用化學(xué)的手段，因此本發(fā)明所需要的工藝設(shè)計比較復(fù)雜，需要經(jīng)過反復(fù)研究和實驗來確定合適的單位面積內(nèi)功率，以及合理的設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計，達(dá)到了使用超聲波技術(shù)對水處理行業(yè)中的沉降設(shè)備進(jìn)行大范圍的、純物理作用的、不停產(chǎn)連續(xù)的、有效的處理作用。
下面以對機(jī)械加速澄清池中斜管的清洗為例進(jìn)行說明。
在機(jī)械加速澄清池中，安裝一套利用超聲波空化作用產(chǎn)生的震動清洗斜管或波紋板的清洗系統(tǒng)。該系統(tǒng)由運(yùn)動承載裝置和超聲波發(fā)射裝置組成。
如圖4、圖5A和圖5B所示，運(yùn)動承載裝置設(shè)置在水處理池中，用于承載超聲波發(fā)射裝置，同時帶動整套設(shè)備在要清洗的斜管的上方(水面下)做往復(fù)掃描運(yùn)行。該運(yùn)動承載裝置包括運(yùn)行軌道、運(yùn)動車體、驅(qū)動裝置，以及車體位置檢測和控制裝置。
在本實施例中，運(yùn)行軌道由同心的一內(nèi)圈運(yùn)行軌道和一外圈運(yùn)行軌道組成，內(nèi)圈運(yùn)行軌道中是機(jī)械設(shè)備島，內(nèi)、外圈運(yùn)行軌道均空出一段作為行人通道。運(yùn)動車體通過滾輪配合架設(shè)在該內(nèi)圈和外圈運(yùn)行軌道上，驅(qū)動裝置為電機(jī)，用于驅(qū)動該運(yùn)動車體沿著該軌道運(yùn)行。車體位置檢測和控制裝置包括位置傳感元件和電機(jī)控制器，傳感元件裝設(shè)在內(nèi)圈(或外圈)運(yùn)行軌道的兩端，在檢測到車體運(yùn)行到達(dá)該位置時，向所述電機(jī)控制器發(fā)送信號，控制所述車體變換運(yùn)行方向，從而使車體可以在軌道上做往復(fù)的圓周掃描運(yùn)動。
超聲波發(fā)射裝置安裝在該運(yùn)動承載裝置上，是一長方形或其它形狀的密閉盒體，盒體內(nèi)按直線方向排列一定數(shù)量的超聲波換能器。當(dāng)超聲波發(fā)射裝置工作時，其發(fā)射的超聲波可覆蓋一定半徑內(nèi)水下的斜管或波紋板。
明顯的，本發(fā)明運(yùn)動承載裝置的具體結(jié)構(gòu)與水處理池本身的形狀、設(shè)備的安裝位置等有關(guān)，如果是一矩形的水處理池，運(yùn)行軌道系統(tǒng)就可以由設(shè)置在兩側(cè)池壁的兩條運(yùn)行軌道組成。而在水處理池長寬均較大時，驅(qū)動裝置需要兩套，一套用于驅(qū)動所述車體在運(yùn)行軌道上往復(fù)運(yùn)動，另一套用于驅(qū)動超聲波發(fā)射裝置沿車體左右移動。相應(yīng)地，在運(yùn)行軌道和車體的兩端分別裝設(shè)一套車體位置檢測和控制裝置。在這種情況下，超聲波發(fā)射裝置也可以依靠在車體的橫向移動和車體的縱向移動覆蓋所需清洗的斜管所在的區(qū)域。如果需要清洗的斜管或斜板面積較小時，也可以考慮使用一定數(shù)量的固定的超聲波換能器來取代運(yùn)動承載裝置。
對于運(yùn)動承載裝置的設(shè)計，即使是相同形狀的水處理池，對于相應(yīng)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說也可以有很多實現(xiàn)方式，本發(fā)明并不局限于具體的形式，只要能夠使得超聲發(fā)射裝置能夠移動到所要清洗的斜管所在區(qū)域的上方即可。
請參考圖5A和圖5B，超聲波發(fā)射裝置安裝在車體的下方，其工作時的高度應(yīng)浸入到水中。工作時，以潛水方式在斜管上方做往復(fù)掃描運(yùn)動，使超聲波經(jīng)水體均勻地發(fā)射到斜管或波紋板表面，使得沉積在斜管或波紋板表面的污泥和絮凝物在超聲波的震動下附著力急劇下降。
如圖6所示，超聲波發(fā)射后，經(jīng)水體傳播到斜管的表面，產(chǎn)生空化氣泡，氣泡在瞬間破裂時的震動，迫使附著在斜管表面的污泥或顆粒從斜管表面剝離，這些污泥和絮凝物靠自身重量沿斜管或波紋板重力方向自然下滑，防止了斜管或波紋板因污泥和絮凝物累積沉降而引起的堵塞現(xiàn)象，由于斜管或斜板不再發(fā)生堵塞現(xiàn)象，因此從根本上杜絕了定期停產(chǎn)放水進(jìn)行的人工清洗疏通工作，實現(xiàn)了真正意義上的水處理過程中不停水除泥的理想狀態(tài)。
以上的清洗系統(tǒng)也完全適用于對平流沉淀池波紋板的清洗，兩者的結(jié)構(gòu)及其原理都是相同的。
基于以上系統(tǒng)，本發(fā)明利用超聲波清洗水處理池中沉降設(shè)備的方法在一次清洗過程中包括以下步驟步驟110，設(shè)置超聲波的功率和發(fā)射頻率，啟動其開始工作，發(fā)射超聲波；當(dāng)功率過大時，強(qiáng)烈的空化作用產(chǎn)生的振動會將被沉降污泥與附著在斜管上的藻類等污物與水劇烈混合，使水會變得渾濁，失去機(jī)械加速澄清池的作用；功率過小時，又無法剝離斜管上附著的藻類和堆積的沉降污泥。根據(jù)每個水處理池與不同運(yùn)行階段的堵塞情況，單位面積內(nèi)的清洗功率在一定范圍內(nèi)可自由調(diào)節(jié)，該范圍較佳為0.01-0.5W/cm2。超聲波頻率一般選用18-48KHZ。
步驟120，利用運(yùn)動承載裝置帶動該超聲波發(fā)射裝置以潛水方式在斜管或波紋管所在區(qū)域的上方做往復(fù)的掃描移動，使超聲波經(jīng)水體均勻地發(fā)射到斜管或波紋板表面；步驟130，當(dāng)該裝置往復(fù)移動一周或數(shù)周，即完成一個周期清洗，可根據(jù)設(shè)置停頓或開始另一周期清洗。
以上的清洗過程可自動定期地進(jìn)行，具體的時間可以隨水處理池中斜管或波紋管上方的水質(zhì)情況而定。
在另一實例中，對于小面積的水處理池，如果能夠?qū)⒊暡òl(fā)射裝置的作用面積設(shè)計為可覆蓋需清洗的斜管或波紋管所在區(qū)域，也可以不要上述運(yùn)動承載裝置。
在申請人所做的測試實驗中，開啟本處理裝置并設(shè)置好工作頻率和功率后，超聲波浮筒下方斜管內(nèi)即有大量氣泡析出，斜管上的附著物(包括藻類和積泥)被超聲波的空化作用逐步剝離，并逐漸沿斜管壁沉入水下，與此同時，斜管本身也從上至下逐步恢復(fù)本來的顏色，這說明超聲波的空化作用明顯。數(shù)分鐘后，斜管中的附著物大部分被剝離，隨著時間的延續(xù)，斜管上的附著物基本被清除干凈，初步估算，清洗效果應(yīng)在95％以上。
在使用一段時間后，沉降斜管光潔如新，沒有任何藻類生長與污泥堵塞，出水量均勻穩(wěn)定，且出水水質(zhì)外觀上明顯優(yōu)于未使用此設(shè)備的處理池。實驗表明，使用超聲波技術(shù)在不停產(chǎn)的情況下周期性的對斜管進(jìn)行往復(fù)處理，破壞藻類在斜管上的生長繁殖，均勻地改善了污泥在斜管內(nèi)的流動性，避免了斜管(或波紋板)的空隙堵塞，可完全省去停產(chǎn)沖洗這一水處理工藝過程。其效果可參見在圖7示出的使用了超聲波后斜管堵塞率、實際處理能力和理想處理能力的關(guān)系。
綜上所述，本發(fā)明具有以下突出的技術(shù)效果1)節(jié)約大量沖洗用水及加藥后原水。
2)減輕沖池所需的人力資源和勞動強(qiáng)度。
3)減少藥耗。
4)延長斜管、波紋板及承托桁架的使用年限。
5)提高加速澄清池或平流沉淀池的出水水質(zhì)，有效延長后序沙濾池的反沖洗周期，減少回流泵的運(yùn)行時間，節(jié)約電耗。
6)有效延長后序沙濾池中石英砂的使用壽命，降低制水成本。
這里可以一個國內(nèi)常見的加速沉淀池為例，因每個季節(jié)水中藻類繁衍和加藥量不一樣，所以，視季節(jié)和水質(zhì)情況，人工表沖周期從1周至2個月不等。每次表沖平均需要2～3個工作日，每次表沖須放掉池中半成品水約2000余噸，隨水放掉的藥約50公斤左右，液氯120公斤左右，另外人工表沖還需30噸左右的成品水。
表沖一次，相關(guān)的人工投入、水損、藥損等直接費(fèi)用在約0.5萬元左右。同時，表沖時還要停止正常水的生產(chǎn)，每進(jìn)行一次表沖影響制水產(chǎn)量約2萬噸，以北京地區(qū)為例，出廠水按3.7元/立方米的零售價計算，因停產(chǎn)進(jìn)行的表沖減少約7.4萬元正常收入。
綜上所述，每個機(jī)械加速澄清池每年因表沖需要直接投入人工等費(fèi)用約6萬元；平均按每個月表沖一次，損失水約2000余噸。所影響的正常水生產(chǎn)量約240000噸。損失掉的總費(fèi)用和受影響的正常水產(chǎn)量損失約為90余萬元左右。
據(jù)參與試驗的某水廠統(tǒng)計的典型數(shù)據(jù)表明，每生產(chǎn)一噸成品水，按現(xiàn)有的工藝流程要消耗100-150公斤的水，其中有相當(dāng)一部分消耗在表沖工藝上。
在國內(nèi)水資源供應(yīng)形勢日漸嚴(yán)峻的情況下，如果大量采用此項先進(jìn)的超聲波技術(shù)，對水處理中的沉降設(shè)備進(jìn)行處理的工藝，將會產(chǎn)生宏觀上不可估量的節(jié)水效果，同時也給供水企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
從本發(fā)明的原理可以明顯得知，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法并不局限于對機(jī)械加速澄清池中的斜管及平流沉淀池中的波紋板的清洗，對于水處理工程中的其它水處理池中的沉降設(shè)備也是可以適用的。
權(quán)利要求
1.一種利用超聲波清洗水處理池中沉降設(shè)備的方法，包括以下步驟(a)設(shè)置超聲波的功率和發(fā)射頻率，啟動其開始工作，發(fā)射超聲波；(b)利用運(yùn)動承載裝置帶動該超聲波發(fā)射裝置以潛水方式在沉降設(shè)備所在區(qū)域的上方做往復(fù)的掃描移動，使超聲波經(jīng)水體均勻地發(fā)射到斜管或波紋板表面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述水處理池中的沉降設(shè)備為機(jī)械加速澄清池中的斜管或者平流沉淀池中的波紋板。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(a)中，將超聲波的功率設(shè)置為0.01-0.5W/cm2。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(a)中，將超聲波的發(fā)射頻率設(shè)置為18-40KHZ。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于達(dá)到設(shè)定的掃描次數(shù)或時間后結(jié)束本周期清洗，據(jù)需要停止或開始下一周期運(yùn)行。
6.一種利用超聲波清洗水處理池中沉降設(shè)備的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括設(shè)置在水處理池中的運(yùn)動承載裝置和安裝在該運(yùn)動承載裝置上的超聲波發(fā)射裝置，該運(yùn)動承載裝置進(jìn)一步包括安裝在水處理池中的運(yùn)行軌道；架設(shè)在該運(yùn)行軌道上的運(yùn)動車體；帶動該運(yùn)動車體在該運(yùn)行軌道上運(yùn)動的驅(qū)動裝置；以及檢測所述車體位置并根據(jù)檢測結(jié)果控制所述驅(qū)動裝置運(yùn)行方向的車體位置檢測和控制裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述水處理池為機(jī)械加速澄清池或平流沉淀池。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)行軌道由架設(shè)在圓形的水處理池中的，同心的一內(nèi)圈運(yùn)行軌道和一外圈運(yùn)行軌道組成，或者，所述運(yùn)行軌道由架設(shè)在矩形的水處理池兩相對側(cè)壁上的兩條運(yùn)動軌道組成。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)動車體通過滾輪配合架設(shè)在運(yùn)行軌道上，驅(qū)動裝置為電機(jī)，用于驅(qū)動該運(yùn)動車體沿著該運(yùn)行軌道和/或驅(qū)動該超聲波發(fā)射裝置沿該運(yùn)動車體移動，所述車體位置檢測和控制裝置包括位置傳感元件和電機(jī)控制器，所述位置傳感元件裝設(shè)在至少一條運(yùn)行軌道和/或運(yùn)動車體的兩端，在檢測到車體和/或超聲波發(fā)射裝置運(yùn)行到達(dá)該位置時，向相應(yīng)的電機(jī)控制器發(fā)送信號，以控制所述車體變換運(yùn)行方向，使車體在運(yùn)行軌道和/或運(yùn)動車體上做往復(fù)的掃描運(yùn)動。
10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述超聲波發(fā)射裝置為一密閉盒體，盒體內(nèi)按直線方向排列一定數(shù)量的超聲波換能器。
全文摘要
一種利用超聲波清洗水處理池中沉降設(shè)備的方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括設(shè)置在水處理池中的運(yùn)動承載裝置和安裝在該運(yùn)動承載裝置上的超聲波發(fā)射裝置，該運(yùn)動承載裝置包括運(yùn)行軌道、架設(shè)其上的運(yùn)動車體、驅(qū)動裝置和車體位置檢測和控制裝置；工作時，先設(shè)置超聲波的功率和發(fā)射頻率，啟動其開始工作，發(fā)射超聲波；然后利用運(yùn)動承載裝置帶動該超聲波發(fā)射裝置以潛水方式在沉降設(shè)備所在區(qū)域的上方做往復(fù)的掃描移動，使超聲波經(jīng)水體均勻地發(fā)射到斜管或波紋板表面。達(dá)到設(shè)定的掃描次數(shù)或時間后結(jié)束本周期清洗，據(jù)需要停止或開始下一周期運(yùn)行。本發(fā)明效果大大優(yōu)于人工高壓水沖洗，可有效減少后序砂濾池的反沖洗次數(shù)，降低水耗、藥耗和人力，從而有效降低制水成本。
文檔編號B08B3/12GK1974031SQ20061013817
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月14日
發(fā)明者郭順 申請人:北京市自來水集團(tuán)有限責(zé)任公司, 北京市艾肯機(jī)械電子設(shè)備研究所