1、用于處理微污染原水

        對(duì)微污染原水進(jìn)行深度處理從而進(jìn)一步改善供水水質(zhì)是許多水廠面臨的難題之一,現(xiàn)行的深度處理方法如活性炭、膜法、臭氧—活性炭聯(lián)用技術(shù)都存在著一定的問(wèn)題。
        
        近年來(lái),超聲技術(shù)用于處理微污染原水的研究已展開(kāi)。程愛(ài)華等用腐殖酸、Fe³⁺離子、SiO₂、陰離子洗滌劑、苯酚等配成一定濃度的模擬微污染水,在不同的反應(yīng)容器(燒杯、圓盤(pán)、圓桶)中用頻率為20～24 kHz,功率500 W的超聲波處理一段時(shí)間,結(jié)果表明,超聲波對(duì)微污染水的色度、濁度、有機(jī)污染物均具有一定的去除作用,對(duì)降解色度、有機(jī)物來(lái)說(shuō),圓桶中實(shí)驗(yàn)效果最好,圓盤(pán)中實(shí)驗(yàn)效果次之,燒杯實(shí)驗(yàn)效果最差;對(duì)去濁而言,燒杯實(shí)驗(yàn)效果最好,圓桶中實(shí)驗(yàn)效果次之,托盤(pán)實(shí)驗(yàn)效果最差。
        
        劉紅等將超聲波用于強(qiáng)化微污染水的生物處理,結(jié)果表明,通過(guò)一定強(qiáng)度的超聲波處理后,膜生物反應(yīng)器的生物活性得到增強(qiáng),反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷增加,有機(jī)物凈化效率提高。超聲處理促進(jìn)了生物活性,且功率為10 W的超聲波促進(jìn)生物活性的效果最為明顯。

2、用于處理高濃度難降解有機(jī)廢水
        
        超聲技術(shù)可用于處理各種難降解的有機(jī)廢水,目前已用于含單環(huán)芳香族化合物、多環(huán)芳烴、酚類、氯化烴、氯代烴、有機(jī)酸、染料、醇類、酮類等廢水處理的研究,并取得良好的效果。在實(shí)際的工業(yè)廢水中,超聲技術(shù)已用于處理造紙廢水、印染廢水、制革廢水、焦化廢水、制藥廢水、垃圾滲濾液等,并取得較好的效果;
        
        李志建等采用超聲與厭氧生化法相聯(lián)合處理工藝處理堿法草漿黑液,COD去除率可達(dá)57%～69%,比單純厭氧法提高約20%,且處理后污泥活性增加,綜合毒性降低;祁夢(mèng)蘭等用超聲處理染料廢水,發(fā)現(xiàn)廢水的可生化性提高,BOD5/COD由0.22～0.28上升到0.44～0.51。
        
        李國(guó)英等用聲強(qiáng)為1.47 W/cm²、頻率為24 kHz的超聲波強(qiáng)化混凝沉淀處理制革廢水,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:先施加超聲波60s,再投加混凝劑,COD去除率最高可達(dá)73.2%,比不用
超聲波時(shí)提高10%以上,表明超聲波對(duì)混凝沉淀法處理制革廢水有明顯的強(qiáng)化作用;
        
        張子間用超聲波—SBR法處理焦化廢水,在聲強(qiáng)為9.21 W/cm²,處理時(shí)間為2.5 min時(shí),廢水的BOD₅/COD由2.0提高到4.5;胡學(xué)偉用頻率18 kHz、聲強(qiáng)0.110 W/cm²的超聲波處理垃圾滲濾液,結(jié)果表明,在pH 7、溫度為55℃、處理時(shí)間為240min的條件下,滲濾液的COD由37050 mg/L降低到14140 mg/L,COD去除率達(dá)61.96%。

3、用于城市污泥的處理

        超聲波在污泥處理中主要用于污泥脫水和促進(jìn)厭氧發(fā)酵兩個(gè)方面。超聲波脫水常見(jiàn)工藝為城市污泥→重力沉降→超聲波處理→機(jī)械脫水。污泥菌膠團(tuán)內(nèi)部包含水約占污泥總水量的27%,而菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,難以被機(jī)械作用(壓濾、離心等)破壞,造成污泥脫水困難。超聲波能有效的破壞菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu),將其內(nèi)部包含水釋放出來(lái),成為可以比較容易去除的自由水。
       
         A.Teihm等研究表明用31 kHz、聲能密度0.11W/cm3的超聲波處理可以有效打破菌膠團(tuán),處理30 s后污泥平均尺寸從165μm下降到135μm,處理96 s后下降到85μm。同時(shí)發(fā)現(xiàn)污泥菌膠團(tuán)的解構(gòu)效率隨超聲波頻率的升高而降低,最佳分解頻率為41 kHz。超聲波破壞菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)后,大量被挾裹在菌膠團(tuán)內(nèi)的有機(jī)物被釋放到水中,從而易于為微生物所用。
        
        Y.Chiu等發(fā)現(xiàn),頻率20 kHz、聲能密度0.12 W/cm3的超聲波處理4 h將污泥中可溶性COD占總COD的比值(SCOD/TCOD)從36%提高到89%,可溶性N的比值從34%提高到42%,基本取代了污泥水解過(guò)程,從而極大的縮短污泥厭氧發(fā)酵時(shí)間并提高了污泥可生化性。     
        
        U.Neis等研究表明用頻率41 kHz、聲能密度0.10W/cm3的超聲波處理30～120min,可以使污泥厭氧發(fā)酵時(shí)間從22d降到8 d,比容積消化速率從437 g/(m³•d)上升到1166g/(m•³d)。
        
        據(jù)新加坡媒體報(bào)道，廢水經(jīng)過(guò)初級(jí)和次級(jí)凈化處理后，會(huì)有殘余的污泥。這些污泥含水量高，需要加以濃縮和脫水，減輕重量和體積后，才便于丟棄或做填土之用。新加坡公用事業(yè)局在最近發(fā)布的年報(bào)中透露，公用事業(yè)局和南洋理工大學(xué)正在試驗(yàn)性使用超聲波技術(shù)來(lái)處理廢水污泥，使其產(chǎn)生有用的生物氣體。 
        
        這一技術(shù)的過(guò)程是，電流通過(guò)轉(zhuǎn)換器變成高強(qiáng)度的超聲波，超聲波傳入廢水污泥，產(chǎn)生數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的微小氣泡，氣泡爆開(kāi)時(shí)會(huì)撕破細(xì)菌的細(xì)胞壁，廢水污泥接著進(jìn)行厭氧消化，就可以更有效地處理掉里面的細(xì)菌。實(shí)驗(yàn)顯示，先將廢水污泥經(jīng)過(guò)超聲波處理，進(jìn)行厭氧消化時(shí)可以更有效地分解污泥和細(xì)菌，而且可以產(chǎn)生更多生物氣體。這些生物氣體就是甲烷，可以收集起來(lái)發(fā)電。處理過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生其他副產(chǎn)品。
        
        目前，新加坡烏魯班丹污水處理廠正在測(cè)試這項(xiàng)技術(shù)。初步結(jié)果顯示，污泥的分解效率提高了，生物氣體的產(chǎn)生也增加了30%以上。因此，公用事業(yè)局將考慮在烏魯班丹污水處理廠全面使用這項(xiàng)技術(shù)，未來(lái)的其他污水處理廠也可能會(huì)使用這項(xiàng)技術(shù)。
        
        新加坡南洋理工大學(xué)土木與環(huán)境工程系鄒光耀副教授說(shuō)，用在環(huán)境工程的超聲波技術(shù)還處于初步發(fā)展階段。盡管其他區(qū)域的國(guó)家在利用超聲波處理污水方面有很多成績(jī)，但是這些成績(jī)并不適用于新加坡，因?yàn)樾录悠碌膹U水污泥成分與其他國(guó)家不一樣。他目前已確定了一些超聲波處理廢水污泥技術(shù)的控制常數(shù)，例如超聲波降解的時(shí)間、密度和濃度等。這些常數(shù)都是依據(jù)新加坡的廢水污泥成分，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次測(cè)試得到的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)顯示，經(jīng)過(guò)超聲波處理的污泥在進(jìn)行厭氧消化時(shí)的速度更快，消除有機(jī)物質(zhì)的效率更高，能加強(qiáng)生物氣體甲烷的產(chǎn)生，并改善甲烷的成分。
        
        歐洲有很多污水處理廠已經(jīng)在三四年前開(kāi)始使用這項(xiàng)技術(shù)，分解污泥的效率和生物氣體的產(chǎn)生至少提高了20%。目前，德國(guó)已經(jīng)全面使用超聲波技術(shù)處理廢水污泥，英國(guó)、瑞典、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家也在測(cè)試這項(xiàng)技術(shù)。

4、其他應(yīng)用

        超聲技術(shù)還可以用于飲用水殺菌、消毒、阻垢、去除水垢等。林衛(wèi)紅對(duì)超聲滅菌進(jìn)行了研究,指出當(dāng)頻率為200 kHz、聲強(qiáng)為2 W/cm2時(shí),效果最佳,并且超聲滅菌效果與原水中的細(xì)菌濃度無(wú)關(guān)。
        
        劉天慶利用超聲—臭氧技術(shù)處理循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的生物垢,發(fā)現(xiàn)用頻率為20 kHz、振幅為20%的超聲處理,可有效地控制生物垢的生長(zhǎng),該技術(shù)還可以移除90%以上已形成的生物垢。
        
        超聲波應(yīng)用于在我國(guó)4t以下的小型鍋爐數(shù)量很多(占總數(shù)的85左右)。這些鍋爐結(jié)水一般不經(jīng)過(guò)處理，往往結(jié)垢很厚，不僅費(fèi)煤，而且常常停爐清垢，有時(shí)還要酸洗，耗錢(qián)費(fèi)力，甚至因?yàn)樗肝：﹀仩t而造成事故。尤其是供暖鍋爐，使用周期僅2-4個(gè)月。水處理設(shè)備及管理存在一定的困難，由于供暖鍋爐使用周期短，水處理設(shè)備及化驗(yàn)人員不能完全配齊，對(duì)于鍋爐化學(xué)清洗，非技術(shù)人員也難以掌握，處理不當(dāng)會(huì)造成鍋爐腐蝕損壞，為了解決鍋爐水垢處理問(wèn)題，利用超聲波水處理器，對(duì)蒸汽鍋爐靜態(tài)除垢進(jìn)行了研究。

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