一种超声波滤池清洗技术制造技术

本发明专利技术公开了一种超声波滤池清洗技术，其结构包括水厂滤池利用超声波清洗功能作为滤料再生反冲洗工艺的一种工程实现方法，通过独特的换能器结构和超声波能量输入方式。让超声波均匀作用于滤料内部各处，达到滤池的高洁净反冲洗清洗目的。本发明专利技术可用于实现水厂滤池滤料的线上(生产线)工业级清洗问题，避免了普通的气水清洗不彻底，造成的过滤性能衰减，提高水质、延长滤料的更换周期，节省材料与人工成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波滤池清洗技术


[0001]本专利技术涉及水处理技术中的滤池清洗
，更具体地，涉及一种超声波 清洗功能用于水厂滤池滤料再生工艺环节的净化冲洗技术

技术介绍

[0002]1引言
[0003]自来水过滤流程，通过滤料的截留与吸附去除水中杂质，是水质浊度指标的 控制环节，滤料吸附杂质到一定的饱和度，需要去除杂质才能使滤料的除杂性能 得以再生恢复。滤池的发展进化过程已经历水冲洗、水汽联合冲洗两个阶段，高 效的超声波清洗可能成为滤池进化发展新阶段最有效的方案之一。
[0004]2超声波清洗原理
[0005]超声波是振动频率大于20000Hz机械波。具有方向性好，穿透能力强，能 量易集中，已可靠的用于测量、清洗、焊接、碎裂、杀菌消毒等方面。
[0006]2.1清洗超声波的传播方式
[0007]清洗超声波传播方向与其振动方向一致，属于纵向振动的弹性机械波，简称 纵波。可以表示为附图1。
[0008]附图1下半部分为被波动力在正相位压缩成质点密集区，在负相位被拉伸为 质点疏散区，在其传播方向形成疏密相间的有序质点分布变化，所以纵波也叫物 质疏密波。
[0009]附图1上半部分是纵波的示意曲线，坐标起点O选择为物质疏密波的密集 极值点。
[0010]波动方程为：
[0011]P＝Acos(2πft+kx)
[0012]A为振幅，t为时间，x为传播距离，k＝2π/λ，λ为波长，f为频率。
[0013]2.2空化原理
[0014]在负压相位区，波动力的拉伸使介质质点稀疏，超声波强度大于一定值，当 振动波拉伸力大于介质内部质点的结合力，介质内部被撕开形成真空泡，这种现 象叫空化。如附图2，即初始波动曲线在负相位波幅穿过横坐标轴(P＝0，内部 结合力消失)，理论曲线发生奇异震荡被削波降幅。
[0015][0016][0017]空化现象中，这些真空空洞会快速闭合，泡壁上的质点相互撞击，释放能量， 在气泡闭合的瞬间产生很强的脉冲冲击波，会使气泡周围产生几千到上万个大气 压强及局部高温的强烈反应，这种非谐振的能量释放(形成微米级的炸点)，可 剥离诱发体的附着物，是用于超声波清洗的主要能量。
[0018]2.3超声波清洗的原理
[0019]虽然超声波清洗的原理比较复杂，除空化械剥离作用被认为是主要的清洗能 量外，还有空化泡本征频率与超声波振动的共振，使空化泡内聚集了大量的热 能使周围物质
的化学键断裂，引起化学、物理变化，附着污物被溶解；以及空化 泡间产生较大的电位差而引起放电，致使腔内的气体活化。物质活化(洗涤剂效 果)降低附着污物的附着力而使其脱落。
[0020]超声清洗效果有如下特点：
①
吸声大的柔软清洗件，如橡胶、布料等清洗效 果差；而对声反射强刚性清洗件，如金属件、玻璃、玉料等清洗效果好；
②
清洗 有阴影区，被清洗部件的迎波面清洗效果好，阴影区效果差，对颗粒状的成堆物 件，需要翻动才能均匀全面的清洗。
[0021]对水厂常用石英砂，无烟煤、陶粒等坚硬滤料，形状不规则，有的表面多孔， 普通清洗方法难以彻底清除凹陷处所吸附的污物，超声波正好是解决这种小空隙 清洗最有效的方法。
[0022]2.4超声波清洗滤池的需求条件
[0023]但要利用超声波作为滤池滤料清洗必须满足以下条件：
①
清洗介质的超声波 能量密度达到≥0.2W/cm2(基本空化阈值)；
②
超声波能够比较均匀的作用到滤 料内部；
③
工程造价有一定经济性。

技术实现思路

[0024]水厂滤池利用超声波清洗功能作为滤料再生反冲洗工艺的一种工程实现方 法，滤池上安装行车模式的换能器安装构架，通过吊杆把超声波板式换能器移动 置入滤料层内部，用行车拖动换能器上下左右移动，让超声波能量作用，在滤料 各处均匀分布，实现滤料的均匀彻底清洗。
[0025]1移动置入超声波换能器的滤池结构
[0026]把超声波换能器置入滤料内部，并通过在滤料内部移动覆盖，实现滤料各处 均匀接受超声能量的清洗。
[0027]如附图3，在开放滤池上设置一辆行车，带动其小车上通过硬质吊杆固定安 装的换能器在滤料中纵横移动，并通过纵横轨迹的编程控制，把超声波清洗能量 均匀分撒在滤料中，实现有效的超声波清洗。
[0028]2置入式换能器结构优化
[0029]清洗一般用郎之万换能器，采用前后盖板紧压中间经过轴向极化处理的压电 陶瓷片的夹心结构，前盖板采用声速较高的镁铝合金，逐渐放大到前端面的圆台 形结构，有号筒变幅、变声压提高辐射效率的作用；后盖板为圆柱形，选用密度 相对较大的钢有利于提高换能器的前后端振速比，能最大限度减小后盖板端面的 能量辐射。
[0030]鉴于置入式应用场景，可以把换能器优化封装为前后都作为有效超声辐射面 的双面封装结构，如附图3所示，把前后均装配为分段镁铝合金内螺纹圆台形结 构，把封装板夹在盖板中间，换能器的效率会大幅提高。
[0031]3置入式式换能器
[0032]置入式换能器可采用附图5所示的板式换能器，换能器采用不锈钢薄板盒式 结构，为减小换能器在滤料中的移动阻力面，盒体厚度控制在50—60mm，由分 段镁铝合金螺母圆台紧固在预应力螺杆上提供对压电陶瓷片预压应力和封装板 的压紧和固定，封装板与分段内外盖板间应涂换能器粘接胶密封固定，调试完成 后可以把封装盒抽成真空，去掉
盒体内空气的超声损失，使超声辐射全部作用到 两面的清洗介质。
[0033]盒体两边的吊挂筒可以内置辅助离心振动棒，增加机械震动疏散作用，管筒 迎砂面法线纵向开一列，水管的下方外侧迎砂面集中开一组半环形微缝孔，微缝 孔平常是闭合(防止滤料进入)运行时靠水压力弹性胀开，工作时用压力水射流 冲出一条滤料更为分散的前进通道，可使滤料疏散膨胀，减小换能器的移动阻力。
[0034]4超声波滤池清洗的清洗工作流程
[0035]滤层水头损失参照藤田导出公式：
[0036]H＝K(LVμ/ρgψ2d2)(1
‑
ε)2/ε3ꢀꢀꢀ
(3.2)
[0037]反冲时，滤料中的水头损失大于滤料的自重减浮力时，公式中唯一变量滤层 空隙度ε会变大，滤层膨胀，产生相对应水头损失。
[0038]调节水气强度使滤料的体积膨胀率为20％，冲洗2～5分钟，让滤料变得疏 松，接下来停掉反冲水气，开启吊挂筒应砂面喷水，让附近滤料局部轻微膨胀， 让带着换能器的行车按一定间距来回移动，用超声波清洗滤料10～20分钟时间 (可能要多天、多轮次的清洗才能覆盖整个滤池)，然后在用常规水汽联合冲洗 1～2分钟，透清浑浊物即可。
[0039]也可在生产间歇期，根据需要长时间开启超声波清洗机构，来回反复清洗。
附图说明
附图1为超声波传播方式原理示意图附图2为超声波清洗原理示意图附图3为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波清洗滤池，其特征在于，包括：如附图1：滤池上安装行车模式的换能器安装构架，通过吊杆把超声波换能器移动置入滤料层内部，用行车拖动换能器移动(上下左右)，让超声波能量作用，在滤料各处均匀分布，实现滤料的均匀彻底清洗。2.根据权利要求1所述的超声波换能器的优化专用超声波板式换能器封装设备，其特征在于，用附图2所示：
①
采用双面辐射超声波换能器，在两段辐射盖板中间夹装密封板形式，比传统的粘接方式，可大幅提高封装的密封性和机械强度，单个换能器的承受功率更大，经济性能较好；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩方，
申请(专利权)人：韩方，
类型：发明
国别省市：