污水处理技术工艺

超声波技术在污水处理中的应用

发布日期:2019-03-18 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

1超声波降解的原理

超声波一般是指频率在15 kHz~10 MHz之间的声波,它由一系列紧密间隔的纵波组成,在液体介质中传播。超声辐照污泥时会产生超声空化效应。超声空化效应是指液体中的微泡核在液体内部产生的振动、膨胀、压缩和塌陷过程,或在液体内部产生的含有杂质和小气泡的过程。在超声压力波作用下,液体分子间的平均距离随分子的振动而变化,当压力波处于负压段时,施加在液体上的负压(排空声压)P足够大,当分子间的距离超过液体中物质的临界分子距离时,液体会破裂并形成一个空洞,形成空化核[1]。

热点产生的热量可以将水分解成氢自由基和羟基自由基。在快速冷却过程中,氢自由基和羟基自由基可能重新组合成过氧化氢和氢分子或引起其他反应。此外,当温度和压力超过水分子的临界温度和临界压力时,水分子处于超临界状态。此时,水的物理化学性质突然,具有良好的溶剂化性质,可与许多气体完全混溶,增加化学反应速率[2]。高温高压,超临界水氧化和超声波产生的热点附近的自由基氧化为污染物的降解提供了良好的反应条件。

2。超声波降解的影响因素

2.1超声功率强度超声降解反应的速率一般随功率强度的增加而增加,但功率强度过大会产生反作用,因为当功率强度过高时,空化气泡形成屏蔽,降解率降低。超声波功率强度一般用单位辐照面积(w/m2)的功率来测量,有时用单位液体体积(w/m3)所消耗的功率来表示。

2.2超声频率的研究表明,高频超声有助于提高超声降解率[2]。这是由于随着声源频率的增加,OH自由基的生成量增加[1]。频率的选择与降解有机物的结构、性质和降解过程有关。并不是所有的情况下,高频超声都有利于降解,因此在超声降解过程中,存在一个频率间超声波强度的最优匹配问题。功率超声在工业上的应用频率一般低于60 kHz[1]。

2.3液体的粘度(如溶液的粘度)会影响溶液的超声空化,其影响主要表现在两个方面:空化阈值的影响和可吸收的声能。随着溶液粘度的增加,溶液中声能的粘性消耗和声能量的衰减增加,辐射溶液中的有效声能降低,空化阈值明显提高,溶液空化现象变得困难,空化强度降低。

2.4表面张力表面张力的增加有利于超声波降解。当溶液中存在少量表面活性剂时,溶液的表面张力迅速降低,并且在超声波的作用下产生大量泡沫,但是由泡沫喷射产生的能量很小,这是不利的。超声波降解相反,随着表面张力的增加,空化核难以产生,爆炸过程中产生的温度和压力增加,这有利于超提升解决方案。

2.5℃对超声空化的强度和动力学过程有影响。温度的升高会导致气体溶解度的降低、表面张力的降低和饱和蒸汽压的升高,这对超声空化是不利的。一般声化学效率随温度的升高呈指数下降。

2.6溶液ph值对碱性有机酸的超声降解有影响,而溶液ph值低则有助于有机物的降解。但是最佳ph值的测定还需要考虑有机污染物本身的酸度和碱性以及超声波降解的机理,因为在最大产出率下对应于h2o2和oh自由基的ph值是不同的。

2.7超声反应器的结构因素包括反应器结构、反应器内是否容易建立混响场、是否能施加外压等。

3-超声波在污水处理中的应用

3.1固体悬浮颗粒的处理当超声波通过液体时,它会破坏液体中双电层球的对称结构,产生偶极矩,导致颗粒不稳定和聚集。还可以通过高频振动在液体内部产生大量微小空腔,使得溶解在液体中的气体以小气泡的形式被挤出,从而加速悬浮物质在空气中的漂浮。液体。

3.2某些含重金属络合物的废水经超声波处理后,可以分离重金属络合物中的金属离子和络合剂,以便更方便地去除重金属。例如,在一定频率和强度的超声处理一段时间内,含镍量约为4000*10-6mol/L的废水可去除99%以上的镍,含铜量约为1000*10-6mol/L的废水可通过超声处理和过滤去除99.8%的铜。

3.3超声联合处理有机废水

3.3.1超声波-紫外线法。股票N L[1]等超声波-紫外净化处理纺织染料废水结果表明,超声波与紫外光的结合可以极大地促进光催化剂表面反应物和产物的转化,从而大大加快了反应速度。

3.3.2超声技术与H2O2相结合。在苯酚有机废水的超声降解研究中,H2O2的加入有利于反应初期产生H和OH自由基,显著加快了降解速率。苯酚可分解成毒性小或易于生物降解的有机中间体,并可进一步氧化为CO2和H2O。

3.3.3超声波和臭氧氧化联合技术。赵超成等[2]采用超声 - 臭氧氧化联合技术处理硝基苯废水。结果表明,随着超声功率的增加,臭氧氧化反应的能力也增强;随着臭氧的增加和反应时间的延长,硝基苯的去除率也有所提高。

3.3.4超声波结合芬顿试剂。张毅等。结果:超声增强芬顿试剂对偶氮染料橙II的治疗作用。在超声条件下,当染料质量浓度为100 mg/L,pH值为3,Fe2+离子质量浓度为10 mg/L,过氧化氢质量浓度为400 mg/L时,COD去除率可达93%,时间为90分钟。

3.4 处理污泥

3.4.1超声可改善污泥干燥。污泥中的水分主要以间隙水的形式存在,可以改变污泥的结构,提高污泥的脱水效果。由于菌丝具有良好的保水性能,利用超声波破坏污泥结构可达到提高污泥脱水性能的目的。

3.4.2超声波处理可提高污泥厌氧处理效果。当超声能量密度为0.11w/mL时,超声作用1h后异养菌和大肠杆菌分别下降了30%和59%,2h后分别下降了40%和64%,当声能密度为0.33w/mL时,异养菌和大肠杆菌分别下降了40%和64%,而当超声能量密度为0.11w/mL时,异养菌和大肠杆菌分别下降了40%和64%。20min后异养菌和大肠杆菌分别下降了56%和97%。

超声波技术在污水处理中的应用

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