超聲波水處理

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利用超聲波的作用對廢水進行處理的一種深度凈化技術。超聲波是一種頻率高于可聽聲頻率(一般為20千赫)的聲波。利用超聲波與物質的特殊作用(主要為空化、熱作用等),可降解廢水中的有機污染物。例如:氯苯、氯酚的脫氯,對硫磷的降解等。通常超聲波對極性的難揮發(fā)物質的處理效率比非極性的揮發(fā)性污染物差,對疏水性污染物的降解效果好于親水性污染物。

超聲波降解污水中有機污染物技術既可單獨使用，也可利用超聲波空化效應，將超聲波降解技術同其他處理技術聯(lián)用進行有機污染物的降解去除。聯(lián)用技術有如下類型：

1、超聲波與臭氧聯(lián)用進行污水處理，以超聲降解、殺菌與臭氧消毒共同作用于污水。

2、超聲波與過氧化氫聯(lián)用進行污水處理，以達成對污染水體降解、殺菌、消毒之目的。

3、超聲波與紫外線聯(lián)用進行污水處理，組成光聲化學技術利用超聲波技術和紫外光技術各自降解能力疊加協(xié)同和互補作用，對污水中常見的有機污染物苯酚、四氫化碳、三氫甲烷和三氯乙酸進行降解，使四種物質的降解產物為水、二氧化碳、C1-或易于生物降解的短鏈脂肪酸。

4、超聲波與磁化處理技術聯(lián)用進行污水處理，磁化對污水既可以實現(xiàn)固液分離，又可以對COD、BOD等有機物降解，還可以對染色水進行脫色處理。

5、超聲波還可以作為傳統(tǒng)化學殺菌處理的輔助技術，在用傳統(tǒng)化學方法進行大規(guī)模污水處理時，增加超聲波輻射，可以大大降低化學藥劑的用量。

內容簡介

超聲波水處理技術是近十幾年來興起的新技術。它主要通過將功率超聲引入水中，達到去除水中污染物、凈化水體的作用，也可用于污泥的處理。本書是作者在近10年從事超聲水處理研究的基礎上寫成的，全書共分8章，系統(tǒng)論述和介紹了功率超聲原理與設備，超聲波技術在抑藻、除藻，飲用水深度處理、消毒和污泥處理等方面的最新研究進展與應用。

本書可以幫助環(huán)境工程領域的科研工作者和工程技術人員全面、深入地了解超聲波水處理技術，從而推動超聲波水處理技術在我國的應用和發(fā)展。

影響污水處理中超聲波降解的主要因素包括溶解氣體、pH值、反應溫度、超聲波功率強度和超聲波頻率：

1、溶解氣體的存在可提供空化核、穩(wěn)定空化效果、降低空化閾，對超聲波降解速率和降解的影響主要有兩方面的原因：A、溶解氣體對空化氣泡的性質和空化強度有重要的影響；B、溶解氣體如N2O2產生的自由基也參與降解反應過程，因此，影響反應原理和降解反應的熱力學和動力學行為。

2、對于有機酸堿性物質的超聲波降解，溶液的pH值具有較大影響。當溶液pH值較小時，有機物質可以蒸發(fā)進入空化泡內，在空化泡內直接熱解；同時又可以在空化泡的氣液界面上和污水中空化產生的自由基發(fā)生氧化反應，降解效率高。當溶液pH值較大時，有機物質不能蒸發(fā)進入空化泡內，只能在空化泡的氣液界面上同自由基發(fā)生氧化反應，降解效率比較低。因此，溶液的pH值調節(jié)應盡量有利于有機物以中性分子的形態(tài)存在并易于揮發(fā)進入氣泡核內部。

3、溫度對超聲波空化的強度和動力學過程具有非常重要的影響，從而造成超聲降解的速率和程度的變化。溫度提高有利于加快反應速度，但超聲波誘導降解主要是由于空化效應而引起的反應，溫度過高時，在聲波負壓半周期內會使水沸騰而減小空化產生的高壓，同時空化泡會立即充滿水汽而降低空化產生的高溫，因而降低降解效率。一般聲化學效率隨溫度的升高呈指數(shù)下降。因此，低溫(小于20℃)較為有利于超聲波降解實驗,一般都在室溫下進行。

4、研究表明，并非頻率越高降解效果越好。超聲波頻率與有機污染物的降解原理有關，以自由基為主的降解反應存在一個最佳頻率；以熱解為主的降解反應，當超聲聲強大于空化閾值時，隨著頻率的增大，聲解效率增大。

5、超聲波功率強度是指單位超聲發(fā)射端面積在單位時間內輻射至反應系統(tǒng)中的總聲能，一般以單位輻照面積上的功率來衡量。一般來說，超聲波功率強度越大越有利于降解反應，但過大時又會使空化氣泡產生屏蔽，可利用超聲波功率強度能量減少，降解速度下降。