超聲波水處理簡介

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利用超聲波的作用對廢水進(jìn)行處理的一種深度凈化技術(shù)。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(zhì)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(zhì)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(shù)既可單獨使用，也可利用超聲波空化效應(yīng)，將超聲波降解技術(shù)同其他處理技術(shù)聯(lián)用進(jìn)行有機污染物的降解去除。聯(lián)用技術(shù)有如下類型：

1、超聲波與臭氧聯(lián)用進(jìn)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(jìn)行污水處理，以達(dá)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(jìn)行污水處理，組成光聲化學(xué)技術(shù)利用超聲波技術(shù)和紫外光技術(shù)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(jìn)行降解，使四種物質(zhì)的降解產(chǎn)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(shù)聯(lián)用進(jìn)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(jìn)行脫色處理。

5、超聲波還可以作為傳統(tǒng)化學(xué)殺菌處理的輔助技術(shù)，在用傳統(tǒng)化學(xué)方法進(jìn)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(xué)藥劑的用量。

內(nèi)容簡介

超聲波水處理技術(shù)是近十幾年來興起的新技術(shù)。它主要通過將功率超聲引入水中，達(dá)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(chǔ)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(shè)備，超聲波技術(shù)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(jìn)展與應(yīng)用。

本書可以幫助環(huán)境工程領(lǐng)域的科研工作者和工程技術(shù)人員全面、深入地了解超聲波水處理技術(shù)，從而推動超聲波水處理技術(shù)在我國的應(yīng)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(yīng)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(zhì)和空化強度有重要的影響；B、溶解氣體如N2O2產(chǎn)生的自由基也參與降解反應(yīng)過程，因此，影響反應(yīng)原理和降解反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)行為。

2、對于有機酸堿性物質(zhì)的超聲波降解，溶液的pH值具有較大影響。當(dāng)溶液pH值較小時，有機物質(zhì)可以蒸發(fā)進(jìn)入空化泡內(nèi)，在空化泡內(nèi)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(chǎn)生的自由基發(fā)生氧化反應(yīng)，降解效率高。當(dāng)溶液pH值較大時，有機物質(zhì)不能蒸發(fā)進(jìn)入空化泡內(nèi)，只能在空化泡的氣液界面上同自由基發(fā)生氧化反應(yīng)，降解效率比較低。因此，溶液的pH值調(diào)節(jié)應(yīng)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(jìn)入氣泡核內(nèi)部。

3、溫度對超聲波空化的強度和動力學(xué)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(yīng)速度，但超聲波誘導(dǎo)降解主要是由于空化效應(yīng)而引起的反應(yīng)，溫度過高時，在聲波負(fù)壓半周期內(nèi)會使水沸騰而減小空化產(chǎn)生的高壓，同時空化泡會立即充滿水汽而降低空化產(chǎn)生的高溫，因而降低降解效率。一般聲化學(xué)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(jìn)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(guān)，以自由基為主的降解反應(yīng)存在一個最佳頻率；以熱解為主的降解反應(yīng)，當(dāng)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(nèi)輻射至反應(yīng)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(yīng)，但過大時又會使空化氣泡產(chǎn)生屏蔽，可利用超聲波功率強度能量減少，降解速度下降。