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超聲波流量計在污水處理中的應(yīng)用理論基礎(chǔ)
目前對超聲波降解水中污染物原理的認識主要是基于空化理論和自由基氧化原理。由于超聲空化引起反應(yīng)條件的變化，引起化學反應(yīng)的熱力學變化，可以提高化學反應(yīng)的速度和產(chǎn)率。此外，在超聲空化產(chǎn)生的局部高溫高壓環(huán)境下，水分解產(chǎn)生H和OH自由基。此外，溶解在溶液中的空氣(N2和O2)也能發(fā)生自由基裂解反應(yīng)，產(chǎn)生N和O自由基。
污水處理中影響超聲波降解的主要因素
污水處理中影響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、溶解氣體的存在可以提供空化核，穩(wěn)定空化效應(yīng)，降低空化閾值。影響超聲波降解速率和降解的原因主要有兩個：
A、溶解氣體對空化氣泡的性質(zhì)和空化強度有重要影響； B、N2O2等溶解氣體產(chǎn)生的自由基也參與降解反應(yīng)過程，從而影響反應(yīng)原理和降解反應(yīng)的熱力學和動力學行為。
2、對于有機酸和堿性物質(zhì)的超聲波降解，溶液的pH值影響較大。當溶液的pH值小時，有機物會蒸發(fā)到空化泡中，直接在空化泡中熱解；同時，它們可以在空化氣泡的氣液界面與污水中空化產(chǎn)生的自由基氧化。降解效率高。當溶液pH值較高時，有機物不能蒸發(fā)進入空化氣泡，只能在空化氣泡的氣液界面與自由基發(fā)生氧化反應(yīng)，降解效率較低。因此，應(yīng)盡量調(diào)節(jié)溶液的pH值，以利于有機物以中性分子形式存在，易揮發(fā)進入泡核。
3、溫度對超聲空化的強度和動力學有非常重要的影響，導致超聲降解的速率和程度發(fā)生變化。升高溫度有利于加快反應(yīng)速度，但超聲波引起的降解主要是由于空化效應(yīng)引起的反應(yīng)。消泡氣泡會立即充滿水蒸氣，以降低空化產(chǎn)生的高溫，從而降低降解效率。通常，聲化學效率隨著溫度的升高呈指數(shù)下降。因此，低溫(低于20℃)更有利于超聲波降解實驗，一般在室溫下進行。
4、研究表明，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)。自由基主導的降解反應(yīng)有一個最佳頻率；以熱解為主的降解反應(yīng)，當超聲聲強于空化閾值時，隨著頻率的增加，超聲處理的效率增加。
5、超聲波功率強度是指單位時間內(nèi)超聲波發(fā)射端單位面積內(nèi)輻射到反應(yīng)體系中的總聲能，一般用單位照射面積的功率來衡量。一般來說，超聲波功率強度越高，降解反應(yīng)越好，但過大時，會屏蔽空化氣泡。超聲功率強度可用于降低能量和降解率。
超聲波在現(xiàn)階段污水處理中的普遍應(yīng)用
污水中有機污染物超聲波降解技術(shù)可以單獨使用，也可以利用超聲波空化效應(yīng)，將超聲波降解技術(shù)與其他處理技術(shù)相結(jié)合，對有機污染物進行降解去除。組合技術(shù)有以下幾種：
1、超聲波與臭氧結(jié)合處理污水，超聲波降解、殺菌、臭氧消毒對污水協(xié)同作用。
2、超聲波與雙氧水聯(lián)合用于污水處理，達到降解、殺菌的目的
對受污染的水體進行消毒和消毒。
3、超聲波和紫外線聯(lián)合用于污水處理，組合光聲化學技術(shù)，利用超聲波技術(shù)和紫外光技術(shù)疊加各自降解能力的協(xié)同互補作用，處理常見的有機污染物苯酚、四烴、三氫甲烷和三鹵乙酸酸被降解，因此四種物質(zhì)的降解產(chǎn)物是水、二氧化碳、C1-或短鏈脂肪酸，這些脂肪酸易于生物降解。
4、超聲波和磁化處理技術(shù)聯(lián)合用于污水處理。磁化不僅可以實現(xiàn)污水的固液分離，還可以降解COD、BOD等有機物，還可以對染色水進行脫色。
5、超聲波也可作為傳統(tǒng)化學殺菌處理的輔助技術(shù)。當采用傳統(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減少化學藥劑的用量。
未來污水處理中超聲波要解決的問題
雖然超聲波在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到廣泛認可，但仍有許多問題有待解決
1、超聲波反應(yīng)的條件難以控制。不同的底物由于其物理和化學性質(zhì)不同，具有不同的最佳分解條件，特別是在考慮其經(jīng)濟效率時。分解不同基材時，為達到最佳分解效果，需要測試超聲波的強度、分解時間、催化劑等條件。
2、到目前為止，超聲波技術(shù)還沒有大規(guī)模應(yīng)用到實踐中，很多應(yīng)用都是在實驗室完成的。這些測試針對某種類型的基材，模擬該物質(zhì)的溶液進行處理。超聲波需要在實踐中進一步測試。
3、超聲波大規(guī)模應(yīng)用的問題主要是在處理設(shè)備上。開發(fā)能夠連續(xù)處理污水、低能耗、大容量的超聲波反應(yīng)器是關(guān)鍵。
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