初探超聲波技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

姬冠妮

摘 要：隨著經(jīng)濟發(fā)展速度不斷提升，對水資源的耗費程度也在逐年增加，主要表現(xiàn)在工業(yè)用水和生活用水方面，但當前水資源的短缺緊張一直是我國面臨的較為嚴峻的問題。并且隨著國家提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，要求重視對水資源的可持續(xù)利用，減少水資源的浪費，提高水資源循環(huán)利用率，因此，需要在生產(chǎn)和生活方面將節(jié)約用水與利用污水相結(jié)合，提高污水的利用率。本文試圖通過對超聲波技術(shù)相關(guān)應(yīng)用原理和影響因素的有關(guān)介紹，為水資源的節(jié)約利用提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：超生波技術(shù)；污水處理；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.210

1 超聲波技術(shù)使用原理概述

基于提高水資源的利用率的理念，在污水處理上采用超聲波技術(shù)提高污水的使用率。利用超聲波技術(shù)將工業(yè)與生產(chǎn)排放的污水重新加以二次利用。超聲波是一般大于16kHz頻率的彈性波，超聲波通?？捎脕砬逑?、乳化以及化學(xué)使用等方面，并且目前在許多行業(yè)都引入超聲波來處理有關(guān)問題，所以超聲波技術(shù)的使用范圍很廣，具有較大的發(fā)展?jié)摿1]。在進行污水處理時使用超聲波主要緣于超聲波自帶的頻率優(yōu)勢，它的頻率在穿過液體狀的物質(zhì)后會使液體狀物質(zhì)發(fā)生質(zhì)變，從而起到化學(xué)反應(yīng)；在超聲波的頻率達到較高的程度時，會將疏松的半周期內(nèi)的液體中的組成分子分離開來，易于空化核的出現(xiàn)，空化核的出現(xiàn)周期較短，但它爆發(fā)所產(chǎn)生的能量十分巨大，這些能量包括4000K的高溫、100Mpa的高壓環(huán)境以及最為重要的微射流三個部分，空化核活動時的區(qū)域被稱為超聲空化，超聲空化會帶動有機分子的溶解，產(chǎn)生自由基等化學(xué)反應(yīng)，有利于污水的進化處理，提高污水處理的工作效率，帶動水資源的利用率提升。

2 影響超聲波技術(shù)處理污水的有關(guān)因素

（1）考慮超聲波功率方面的強度。超聲波要在污水處理中發(fā)揮較大的效果，首先需考慮超生波功率強度問題，一般而言，超聲波在降解污水時的處理速度與其功率強度成正比，功率強度越大，超聲波的降解速度也就越快。

（2）考慮超聲波的頻率因素。超聲波技術(shù)在處理污水時主要使用功能便是其超生波帶來的頻率，這一頻率能夠為污水處理帶來能量降解的功能。據(jù)筆者的實踐發(fā)現(xiàn)，超聲波的頻率越高，越能提高污水的處理速度。

（3）考慮污水中的液體性質(zhì)。超聲波發(fā)揮作用的對象是污水中的有機物，因此，考慮影響超聲波效果的發(fā)揮勢必要對污水中的有機物的相關(guān)性質(zhì)有個基本的了解，包括液體的黏度以及液體的PH值。就液體的黏度而言，黏度的濃稠與超聲波的空化效果直接掛鉤，空化闊值和吸收聲能是影響液體黏度的兩個因素，而且液體的黏度還會影響超聲波的溶解程度，黏度太高不利于液體的快速溶解；就液體的PH值而言，PH值較小能夠有效溶解酸堿性的溶液，但還是要根據(jù)污水中有機物酸堿程度來確定PH值的最佳使用度。

（4）考慮污水表面的張力。超聲波對液體的溶解要考慮液體表面的張力，液體表面的張力與液體溶解程度有關(guān)，如果在液體內(nèi)存有一定量的表面活性劑，將不利于液體的溶解，并且伴隨有大量的氣泡，不過產(chǎn)生的氣泡卻不能激發(fā)較大的能量，反而會刺激液體表面的張力迅速增長，不利于超生空化的生成，導(dǎo)致爆炸時產(chǎn)生較高的氣壓與溫度[2]。

3 探討超生波技術(shù)在污水處理上的具體應(yīng)用

（1）超聲波處理污水中的懸浮物。超聲波技術(shù)在污水處理上的應(yīng)用表現(xiàn)在處理水中的懸浮物上，尤其是當超聲波的頻率穿透污水時，幾乎可以達到破壞水中液體的雙電層球形狀的對稱結(jié)構(gòu)，并且伴隨著偶極矩的出現(xiàn)，產(chǎn)生大量的超生凝聚現(xiàn)象，這些現(xiàn)象可以使許多小空穴中的小氣泡得到較快的溶解，所帶來的直接效應(yīng)便是懸浮物漂在水面，在具有懸浮物的水中加入適量的混凝劑后再使用超聲波將會極大的促進懸浮物的混凝效應(yīng)，在這種情況下，要求超聲波的頻率以持續(xù)較低的姿態(tài)出現(xiàn)，將極大的促進懸浮物的解決。

（2）超聲波處理含重金屬的電鍍廢水。超生波在處理含重金屬較多的電鍍廢水時，可從電鍍廢水本身的有關(guān)特征著手解決，利用重金屬絡(luò)合物中的金屬離子與絡(luò)合物之間的關(guān)系來處理電鍍廢水，首先可以采用將二者分離的方法來除掉電鍍廢水中較多的重金屬。舉個簡單的例子來看，在大約有4000x10-6鎳的電鍍廢水中，將超聲波的頻率和強度進行控制后操作超聲對污水進行處理，基本可以除掉水中大約99%的鎳，同樣的手段也能除掉廢水中99%的銅，由此可見，超聲波能夠處理重金屬含量的電鍍廢水，降低污水中的重金屬含量。

（3）超聲波處理水溶液中的污染物。超聲波處理污水中污染物的方法主要是利用超聲的輻射功能，在超聲輻射過的溶液里，溶液的小核泡在一定條件下發(fā)生膨脹、收縮以及破裂的現(xiàn)象，但這一現(xiàn)象出現(xiàn)的時間很短，并且隨著氣泡的爆破，氣溫也在相應(yīng)的升高，導(dǎo)致氣體與液體產(chǎn)生分離，出現(xiàn)自由基，發(fā)生超聲波空化的現(xiàn)象。通過一個例子來觀察，如需處理的污水中有四氯化碳，超聲波對其進行處理，能夠溶解掉90%以上的四氯化碳等有關(guān)的化學(xué)元素，同時如果污水中還存在如硝基苯和硫化物的殘留雜質(zhì)，超聲波依舊可以迅速的將其溶解在水中，改善污水的質(zhì)量。

（4）超聲波處理水中O3氣泡。超聲波在污水處理中的應(yīng)用除了上述的幾個方面外，還包括對污水中的O3氣泡進行處理。無污水中幾乎有含有O3氣泡，這些O3氣泡的直徑較長，但經(jīng)過超聲波的處理后，能夠縮短為微小的氣泡，同時超聲波還能增強O3對其他物質(zhì)的氧化作用，幫助消解碳氫氧化物、殺蟲劑以農(nóng)藥等，提高凈化污水的速度，并且O3能夠減少50%的投放量便于生物污水的處理。

4 總結(jié)

目前，在污水處理中超聲波技術(shù)的應(yīng)用較為普遍。其提高了對水資源循環(huán)利用的意識，開始逐漸重視提高水資源的重復(fù)利用率，養(yǎng)成節(jié)約水資源的良好習(xí)慣，同時提高污水的利用程度，因此，需發(fā)明新技術(shù)提高對污水的處理力度。所以本文初步對超聲波技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用做了簡單介紹，并且對影響超聲波處理污水的各項因素也一一闡述，在實際應(yīng)用中應(yīng)防止這些因素減弱超聲波處理污水的優(yōu)勢，在提高超聲波技術(shù)污水處理能力的同時為具體的實際操作提供文獻參考。

參考文獻：

[1]汪濤，張賀，張沙等.超聲波聯(lián)用技術(shù)在污水處理中的研究進展[J].現(xiàn)代化工，2015（07）：10-13.

[2]吳銳坤，何子常.超聲波技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用[J].價值工程， 2010，29（06）：64.