超聲波流量計(jì)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(rèn)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(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)變化，可以提高化學(xué)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(qiáng)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(gè)：
 

　　A、溶解氣體對空化氣泡的性質(zhì)和空化強(qiáng)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(xué)和動力學(xué)行為。
 

　　2、對于有機(jī)酸和堿性物質(zhì)的超聲波降解，溶液的pH值影響較大。當(dāng)溶液的pH值小時(shí)，有機(jī)物會蒸發(fā)到空化泡中，直接在空化泡中熱解；同時(shí)，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(dāng)溶液pH值較高時(shí)，有機(jī)物不能蒸發(fā)進(jìn)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(jī)物以中性分子形式存在，易揮發(fā)進(jìn)入泡核。
 

　　3、溫度對超聲空化的強(qiáng)度和動力學(xué)有非常重要的影響，導(dǎo)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(xué)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(shí)驗(yàn)，一般在室溫下進(jìn)行。
 

　　4、研究表明，頻率越高，降解效果越好。超聲波頻率與有機(jī)污染物的降解原理有關(guān)。自由基主導(dǎo)的降解反應(yīng)有一個(gè)最佳頻率；以熱解為主的降解反應(yīng)，當(dāng)超聲聲強(qiáng)于空化閾值時(shí)，隨著頻率的增加，超聲處理的效率增加。
 

　　5、超聲波功率強(qiáng)度是指單位時(shí)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(qiáng)度越高，降解反應(yīng)越好，但過大時(shí)，會屏蔽空化氣泡。超聲功率強(qiáng)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(jī)污染物超聲波降解技術(shù)可以單獨(dú)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(jī)污染物進(jìn)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(dá)到降解、殺菌的目的
 

　　對受污染的水體進(jìn)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(xué)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(bǔ)作用，處理常見的有機(jī)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(shí)現(xiàn)污水的固液分離，還可以降解COD、BOD等有機(jī)物，還可以對染色水進(jìn)行脫色。
 

　　5、超聲波也可作為傳統(tǒng)化學(xué)殺菌處理的輔助技術(shù)。當(dāng)采用傳統(tǒng)化學(xué)方法進(jìn)行大規(guī)模污水處理時(shí)，增加超聲波輻射可以大大減少化學(xué)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(rèn)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(xué)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(jì)效率時(shí)。分解不同基材時(shí)，為達(dá)到最佳分解效果，需要測試超聲波的強(qiáng)度、分解時(shí)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(shí)踐中，很多應(yīng)用都是在實(shí)驗(yàn)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(jìn)行處理。超聲波需要在實(shí)踐中進(jìn)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。