超声波污水处理技术研究略谈

2014年1月（下旬刊）CHINAVENTURECAPITAL摘要：近几年兴起的一项污水处理的新技术—超声波技术是一种前景极好的技术，目前关于其对有机废水处理的报道也逐渐增多。本文就超生波处理污水的原理、影响其反应机理的因素对其的研究现状、取得的成果方面展开论述，同时也讨论了其在应用方面存在的不足以及对其前景的展望。关键词：污水处理；超声波；研究超声波污水处理技术研究略谈夏玉梅国电东北环保产业集团有限公司沈水湾污水处理厂近年来随着经济的发展，工业用水以及污水排放量大量增加，这使得水资源短缺成为目前我国面临的重要难题之一。为解决这个问题，我们应该在节约用水的同时加大对污水的处理，实现废水资源的循环利用，这样可以大大节约水资源，为目前的水资源短缺减轻一份重担，同时这也响应了我国提倡的可持续发展战略。利用超声波处理污水，主要是对污水中含有的化学污染物特别是一些有机物进行降解，这是最近几年研究出来的新型高科技技术。这种技术在温和的条件下，可以快速的对污染物进行降解，并且它有广泛的适用范围，因为它不但可以单独使用，还可以结合其他水处理技术共同对污水进行降解，同时这种新型技术不但充分吸收了Advancedoxidationtechnology（高级氧化）污水处理技术的特点还具有超临界氧化等技术的特点，所以说这种新型技术将在未来污水处理市场占据领军地位。一、超声波处理污水的原理超声波是人耳听不到的，因为它的频率超过了20KHz，当它穿过某一液体时将使液体中某些物质（溶解态、颗粒态）的特性发生改变，从而将引起一系列的化学物理反应。当声的强度达到很过高时，将打破液相分子相互之间的吸引，形成空化核，当然这些是在疏松的半周期内而言的。空化核的生命周期仅为0.1us，在它爆炸的时候局部能够产生大约4000K的高温、100MPa高压、强烈的微射流（速度约110m/s），这就是我们所说的超声空化。在这些条件下，空化气泡内的有机物便会发生各种反应，比如在高温条件开始分解（pyrolysis），出现断裂化学键的现象，自由基反应等。二、超声波处理污水的影响因素超声波技术通过引起一系列的化学、物理反应来对污水进行处理，在其反应过程中，必须要求适合的降解条件，如果某一方面的条件达不到，那么降解就难以继续进行，所以我们必须努力避免各种影响降解的因素，为超声降解营造出合适的条件。具体影响因素如下。1、超声功率强度在降解过程中，反应的速率并不是一成不变的，一般情况下，超声功率强度越大，反应速率就会越快，但是这种增加不会一直持续下去，当功率强度达到一定程度时，再继续增加强度反而带来反应速率的递减。2、超声波频率研究表明，由于声源频率越高，OH自由基的产率越高，所以，一般超声波频率越高将会越有助于超声降解速度的提高，但也并不符合所有情况。3、反应器的结构设计反应器时应该坚持在输出功率恒定的条件下以混响场强度尽可能高的原则，从而增强空化的效果。反应器的工作方式既可是间歇的也可是连续的，我们可以在反应器内外两侧安装声波产生元件，可以组合相同或不同频率。沈壮志等人经过实验研究证明，与单频超声相比，双频超声的空化效果要好，平行的效果好过垂直的。三轴对称与双频系统相比，其声场将有助于声能效率的极大提高。4、液体的性质超声空化受液体性质的影响较大，例如当溶液粘性过大时，能够吸收部分声能，从而对空化阀值产生影响；当表面张力过大时，会较难形成空化核；当降解酸碱性有机物时，pH值的影响便会增加。5、温度温度会影响降解的速度以及降解的程度大小，所以说温度的高低对超声空化反应的影响非常大。由于过高的温度会减小气体溶解度、降低表面张力、增大饱和蒸气压，这些都不利于超声空化。一般随着温度的升高声化学效率呈现指数下降，所以说，一般在低于20℃的条件进行声化学过程，也就是说要在室温条件下进行超声降解实验。三、超声降解的研究现状目前相关学者已经对多种超声降解物做出研究，比如单环、卤代脂肪烃、多环芳烃等有机物，而且也包括一些农药类物质、天然有机物类、酚类物质以及染料等。虽然在目前应用最广泛的降解方法是超声降解，但是各种有机物在同一降解条件下的响应程度是不同的，这是因为被降解分子的结构、降解机理等性质不同，因此，我们必须针对不同的物系研究出不同的降解条件。四、结语超声降解技术能够适应各类有机物，应用极其广泛，它既能够单独使用也能够结合别的水处理技术使用。并且，在合适的条件下，它可以将有机物彻底矿化，形成无机离子与二氧化碳。这种技术具有环境友好型的特点，所以其发展前景非常广阔。要实现超声降解技术的工业化，就必须要做到：声能的高利用效；声解的高速率、高水平；避免产生有毒中间体或最终产物，要做到这些就必须设计出合理的超声波反应器。同时，联合超声降解同其他降解技术一起使用的办法，也具有广阔的前景。例如，超声降解联合（