可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，它包括反應(yīng)容器、液位開關(guān)、控制器、多路切換開關(guān)組、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、功率放大模塊、阻抗匹配變壓器、超聲信號產(chǎn)生模塊、匹配電感和多個(gè)換能器；其中，反應(yīng)容器具有反應(yīng)槽；液位開關(guān)的信號輸出端與控制器相連接，并且安裝在反應(yīng)槽內(nèi)；多個(gè)換能器，其安裝在反應(yīng)容器上，并且呈沿著液位升降方向上的并排布置狀；超聲信號產(chǎn)生模塊的輸出端與驅(qū)動(dòng)隔離模塊相連接；驅(qū)動(dòng)隔離模塊的輸出端與功率放大模塊相連接；本發(fā)明可以滿足不同容積下的農(nóng)藥廢水降解，并且同樣具有很好地降解能力，同時(shí)防止換能器由于過度積熱造成損壞，加快了對農(nóng)藥廢水的清洗降解。
【專利說明】可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，屬于超聲波農(nóng)藥廢水降解領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥的大量使用已造成嚴(yán)重的全球性環(huán)境污染和生態(tài)破壞。近年來隨著人們生活水平的提高，環(huán)境和生態(tài)平衡的問題日益受到關(guān)注，如何消除環(huán)境中的農(nóng)藥殘留已成為世界各國的研究熱點(diǎn)。目前世界范圍內(nèi)農(nóng)藥殘留降解方法主要有:
1、吸附、洗滌和輻照等傳統(tǒng)物理方法。此方法對低濃度殘留農(nóng)藥的降解去除效果不夠徹底、勞動(dòng)強(qiáng)度大、耗水量大并且在洗滌過程中加入的洗滌劑存在二次污染問題。
[0003]2、氧化分解、水解和光化學(xué)降解等化學(xué)方法。利用此方法降解農(nóng)藥殘留一般都比較耗時(shí)且成本較高，效果也不太明顯，一些中間產(chǎn)物還會帶來二次污染。
[0004]3、微生物降解、降解酶和工程菌等生物降解方法。目前這種方法在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較少，產(chǎn)品的穩(wěn)定性和成本往往難以滿足生產(chǎn)實(shí)踐要求，還有待進(jìn)一步的研究。
[0005]因此，研制出一套高效、節(jié)能、節(jié)水、無毒無害的殘留農(nóng)藥降解方法對于活躍農(nóng)產(chǎn)品加工市場、節(jié)約利用水資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人體健康具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。90年代初，超聲波降解技術(shù)以其高效、低耗、設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)，引起了研究人員及相關(guān)人士的關(guān)注，國內(nèi)外學(xué)者在這方面開展了較多的研究。雖然已有將超聲波應(yīng)用于農(nóng)藥廢水降解的相關(guān)研究，但大都是研究某種固定容積下的超聲波對不同濃度不同種類農(nóng)藥廢水降解的定性分析，都存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、條件固定、降解效率低、所處理廢水量不可變等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，它可以滿足不同容積下的農(nóng)藥廢水降解，并且同樣具有很好地降解能力，同時(shí)防止換能器由于過度積熱造成損壞，加快了對農(nóng)藥廢水的清洗降解。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，它包括反應(yīng)容器、液位開關(guān)、控制器、多路切換開關(guān)組、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、功率放大模塊、阻抗匹配變壓器、超聲信號產(chǎn)生模塊、匹配電感和多個(gè)換能器；其中，
反應(yīng)容器，其具有反應(yīng)槽；
液位開關(guān)，其信號輸出端與控制器相連接，并且安裝在反應(yīng)槽內(nèi)用于采集反應(yīng)槽內(nèi)液體的液位信號并將其傳遞給控制器；
多個(gè)換能器，其安裝在反應(yīng)容器上以便驅(qū)動(dòng)反應(yīng)槽內(nèi)液體發(fā)生空化效應(yīng)，并且呈沿著液位升降方向上的并排布置狀；
超聲信號產(chǎn)生模塊，其輸出端與驅(qū)動(dòng)隔離模塊相連接，用于產(chǎn)生超聲驅(qū)動(dòng)信號；
驅(qū)動(dòng)隔離模塊，其輸出端與功率放大模塊相連接，用于驅(qū)動(dòng)功率放大模塊正常工作； 功率放大模塊，其輸出端與阻抗匹配變壓器連接；阻抗匹配變壓器，其輸出端與匹配電感相連接，用于變換相應(yīng)的換能器的阻抗，使其與信源阻抗相匹配；
匹配電感，其輸出端分別通過多路切換開關(guān)組與相應(yīng)的換能器選擇性連接，用于對相對應(yīng)的換能器進(jìn)行調(diào)諧匹配；
控制器，其信號輸出端與多路切換開關(guān)組的控制信號輸入端相連接，用于根據(jù)相應(yīng)的液位信號產(chǎn)生相應(yīng)的切換控制信號傳遞給多路切換開關(guān)組；其信號輸出端還與超聲信號產(chǎn)生模塊相連接，用于傳遞開關(guān)控制命令給超聲信號產(chǎn)生模塊控制其啟停。
[0008]多路切換開關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號并選擇接通匹配電感和相應(yīng)的換能器。
[0009]進(jìn)一步，所述的超聲信號產(chǎn)生模塊具有SG3525控制芯片。
[0010]進(jìn)一步，所述的驅(qū)動(dòng)隔離模塊包括全橋逆變電路和隔離變壓器，隔離變壓器具有一個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，并且兩個(gè)輸出端的線圈纏繞方向反相，全橋逆變電路的輸入端與超聲信號發(fā)生器的輸出端相連接，隔離變壓器的輸入端與全橋逆變電路的輸出端相連接，隔離變壓器的兩個(gè)輸出端分別與超聲功率放大模塊相連接。[0011]進(jìn)一步，所述的超聲功率放大模塊為半橋型D類功率放大電路。
[0012]進(jìn)一步，所述的換能器為三個(gè)，所述的多路切換開關(guān)組為三路獨(dú)立式切換開關(guān)。
[0013]更進(jìn)一步，所述的多個(gè)換能器粘接在反應(yīng)容器上反應(yīng)槽的一側(cè)。
[0014]采用了上述技術(shù)方案后，本超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置可以實(shí)現(xiàn)可變?nèi)莘e的超聲波農(nóng)藥廢水降解，有利于節(jié)約用水，增強(qiáng)清洗效果，保護(hù)換能器，并且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，對尋找出一種高效、節(jié)能、節(jié)水、無毒無害的農(nóng)藥廢水降解方法具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置的原理框圖；
圖2為本發(fā)明的反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017]如圖1所示，一種可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，它包括反應(yīng)容器1、液位開關(guān)、控制器、多路切換開關(guān)組、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、功率放大模塊、阻抗匹配變壓器、超聲信號產(chǎn)生模塊、匹配電感和多個(gè)換能器2 ;其中，
反應(yīng)容器1，其具有反應(yīng)槽1-1 ；
液位開關(guān)，其信號輸出端與控制器相連接，并且安裝在反應(yīng)槽1-1內(nèi)用于采集反應(yīng)槽1-1內(nèi)液體的液位信號并將其傳遞給控制器；
多個(gè)換能器2，其安裝在反應(yīng)容器I上以便驅(qū)動(dòng)反應(yīng)槽1-1內(nèi)液體發(fā)生空化效應(yīng)，并且呈沿著液位升降方向上的并排布置狀；
超聲信號產(chǎn)生模塊，其輸出端與驅(qū)動(dòng)隔離模塊相連接，用于產(chǎn)生超聲驅(qū)動(dòng)信號；
驅(qū)動(dòng)隔離模塊，其輸出端與功率放大模塊相連接，用于驅(qū)動(dòng)功率放大模塊正常工作； 功率放大模塊，其輸出端與阻抗匹配變壓器連接；用于對超聲驅(qū)動(dòng)信號進(jìn)行功率放大；
阻抗匹配變壓器，其輸出端與匹配電感相連接，用于變換相應(yīng)的換能器2的阻抗，使其與信源阻抗相匹配；
匹配電感，其輸出端分別通過多路切換開關(guān)組與相應(yīng)的換能器2選擇性連接，用于對相對應(yīng)的換能器2進(jìn)行調(diào)諧匹配；匹配電感與換能器2靜態(tài)電容Ctl實(shí)現(xiàn)調(diào)諧匹配，匹配電感可以手動(dòng)切換感值，用以匹配不同液位工作狀態(tài)下不同的靜態(tài)電容C。；
控制器，其信號輸出端與多路切換開關(guān)組的控制信號輸入端相連接，用于根據(jù)相應(yīng)的液位信號產(chǎn)生相應(yīng)的切換控制信號傳遞給多路切換開關(guān)組；其信號輸出端還與超聲信號產(chǎn)生模塊相連接，用于傳遞開關(guān)控制命令給超聲信號產(chǎn)生模塊控制其啟停。
[0018]多路切換開關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號并選擇接通匹配電感和相應(yīng)的換能器2。
[0019]超聲信號產(chǎn)生模塊具有SG3525控制芯片。通過改變第6腳電阻值產(chǎn)生超聲波驅(qū)動(dòng)信號，輸出與驅(qū)動(dòng)隔尚模塊相連。
[0020]控制器采用MSP430F149單片機(jī)，控制超聲信號產(chǎn)生模塊工作，根據(jù)水位開關(guān)的反饋信息控制三路獨(dú)立式電子開關(guān)的通斷來選擇相應(yīng)的換能器2工作。
[0021]為了提高信號的驅(qū)動(dòng)能力，利于驅(qū)動(dòng)后續(xù)的超聲功率放大模塊，驅(qū)動(dòng)隔離電路，用于隔離超聲信號產(chǎn)生模塊和功率放大模塊，它包括全橋逆變電路和隔離變壓器，其中，全橋逆變電路的每一半橋的上管為NPN達(dá)林頓功率晶體管TIP122，下管為PNP達(dá)林頓功率晶體管TIP127，增加超聲信號的功率，提高信號的驅(qū)動(dòng)能力，利于驅(qū)動(dòng)后續(xù)的超聲功放電路；隔離變壓器原副線圈匝數(shù)比為1: 1，隔離變壓器具有一個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，并且兩個(gè)輸出端的線圈纏繞方向反相，全橋逆變電路的輸入端與超聲信號發(fā)生器的輸出端相連接，隔離變壓器的輸入端與全橋逆變電路的輸出端相連接，隔離變壓器的兩個(gè)輸出端分別與超聲功率放大模塊相連接。
[0022]超聲功率放大模塊為半橋型D類功率放大電路，將前端產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)換為高電壓功率信號，輸出連接到阻抗匹配變壓器。
[0023]如圖2所示，反應(yīng)容器I的換能器2為三個(gè)，多路切換開關(guān)組為三路獨(dú)立式切換開關(guān)，并且換能器2均粘接在反應(yīng)容器I上反應(yīng)槽1-1的一側(cè)。
[0024]本實(shí)施例的工作原理如下:
首先確定好實(shí)驗(yàn)需要的超聲波頻率，在相應(yīng)的反應(yīng)容器I中加入適量的去離子水和反應(yīng)物，假設(shè)實(shí)驗(yàn)水位在第二個(gè)換能器2處，控制器檢測到液位開關(guān)的信號后得到液位高低的信息，控制多路切換開關(guān)組選擇下面兩排換能器2工作，超聲信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生兩路同頻反相峰值為5V的單極方波信號，傳送至驅(qū)動(dòng)隔離模塊中的全橋逆變電路，兩路同頻反相峰值為5V的單極方波信號被放大整形為一路峰值為12V的雙極方波信號，信號經(jīng)由隔離變壓器分成兩路同頻反相信號，驅(qū)動(dòng)與其相連的功率放大模塊，功率放大模塊輸出端連接阻抗匹配變壓器，功率放大模塊的源電壓為220V交流電整流濾波后的電壓(340V左右)，將其放大后在功率放大模塊輸出端連接阻抗匹配變壓器，用于實(shí)現(xiàn)與換能器2電路的阻抗匹配，阻抗匹配變壓器輸出端連接匹配電感，用于實(shí)現(xiàn)與換能器2的調(diào)諧匹配，匹配電感輸出端連接三路獨(dú)立式切換開關(guān)，用來選擇相應(yīng)的換能器2工作，在超聲電信號的作用下，換能器2將輸入的超聲電信號轉(zhuǎn)化為高頻機(jī)械振動(dòng)并帶動(dòng)反應(yīng)容器I振動(dòng)，從而使反應(yīng)容器I中的液體發(fā)生超聲空化效應(yīng)，對農(nóng)藥廢水進(jìn)行清洗和降解，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。
[0025]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。`
【權(quán)利要求】
1.一種可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，其特征在于:它包括反應(yīng)容器(I)、液位開關(guān)、控制器、多路切換開關(guān)組、驅(qū)動(dòng)隔離模塊、功率放大模塊、阻抗匹配變壓器、超聲信號產(chǎn)生模塊、匹配電感和多個(gè)換能器(2);其中， 反應(yīng)容器(I )，其具有反應(yīng)槽(1-1); 液位開關(guān)，其信號輸出端與控制器相連接，并且安裝在反應(yīng)槽(1-1)內(nèi)，用于采集反應(yīng)槽(1-1)內(nèi)液體的液位信號并將其傳遞給控制器； 多個(gè)換能器(2)，其安裝在反應(yīng)容器(I)上以便驅(qū)動(dòng)反應(yīng)槽(1-1)內(nèi)液體發(fā)生空化效應(yīng)，并且呈沿著液位升降方向上的并排布置狀； 超聲信號產(chǎn)生模塊，其輸出端與驅(qū)動(dòng)隔離模塊相連接，用于產(chǎn)生超聲驅(qū)動(dòng)信號； 驅(qū)動(dòng)隔離模塊，其輸出端與功率放大模塊相連接，用于驅(qū)動(dòng)功率放大模塊正常工作； 功率放大模塊，其輸出端與阻抗匹配變壓器連接； 阻抗匹配變壓器，其輸出端與匹配電感相連接，用于變換相應(yīng)的換能器(2)的阻抗，使其與信源阻抗相匹配； 匹配電感，其輸出端分別通過多路切換開關(guān)組與相應(yīng)的換能器(2)選擇性連接，用于對相對應(yīng)的換能器(2)進(jìn)行調(diào)諧匹配； 控制器，其信號輸出端與多路切換開關(guān)組的控制信號輸入端相連接，用于根據(jù)相應(yīng)的液位信號產(chǎn)生相應(yīng)的切換控制信號傳遞給多路切換開關(guān)組；其信號輸出端還與超聲信號產(chǎn)生模塊相連接，用于傳遞開關(guān)控制命令給超聲信號產(chǎn)生模塊控制其啟停； 多路切換開關(guān)組，用于接收相應(yīng)的切換控制信號并選擇接通匹配電感和相應(yīng)的換能器(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，其特征在于:所述的超聲信號產(chǎn)生模塊具有SG3525控制芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)隔離模塊包括全橋逆變電路和隔離變壓器，隔離變壓器具有一個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，并且兩個(gè)輸出端的線圈纏繞方向反相，全橋逆變電路的輸入端與超聲信號發(fā)生器的輸出端相連接，隔離變壓器的輸入端與全橋逆變電路的輸出端相連接，隔離變壓器的兩個(gè)輸出端分別與超聲功率放大模塊相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，其特征在于:所述的超聲功率放大模塊為半橋型D類功率放大電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，其特征在于:所述的換能器(2)為三個(gè)，所述的多路切換開關(guān)組為三路獨(dú)立式切換開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變反應(yīng)容量的超聲波農(nóng)藥廢水降解裝置，其特征在于:所述的多個(gè)換能器(2)粘接在反應(yīng)容器(I)上反應(yīng)槽(1-1)的一側(cè)。
【文檔編號】C02F1/36GK103553180SQ201310556700
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】蔣小燕, 曹智勇, 姚澄, 王斌, 何貞兵, 朱昌平, 韓慶邦 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)