超声波污泥处理原理
超声波:都是一种机械振动,通常以纵波的 方式在弹性介质内传播,是一种能量的传播形式, 其不同点是超声频率高,波长短,在一定距离内 沿直线传播具有良好的束射性和方向性。例如, B超(腹部超声成象所用的频率范围在 2-5 MHz 之间,常用为3-3.5 MHz)。在介质中的反射、 折射、衍射、散射等传播规律,与(可闻)声波的 规律并没有本质上的区别。但是超声波的波长很 短,只有几厘米,甚至千分之几毫米。与(可闻) 声波比较,超声波具有许多奇异特性。
它在爆炸的瞬间可以产生大约 4000-6000 K 和 100MPa的局部高温高压环境,并产生速度约 110m/s具有强烈冲击力的微射流,这种现象称 为超声空化。 超声波化学反应主要源于声空化 机制,空化机制是声化学反应的主动力。这些 条件足以使有机物在空化气泡内发生化学键断 裂、水相燃烧 (aqueous combustion)、高温分 解(pyrolysis) 或自由基反应等。 影响因素:气体和微粒的影晌(气体和微粒的 存在有益于空化的发生)、粘度的影响(粘度 越大,越不宜产生空化)、频率的影响(频率 越高,空化越难以实现)、温度的影响)温度 越高,越容易空化)。
1.超声化学的自身特点决定: 在水溶液中,发生空化时产生的主要影响有(1) 很高 的流体剪切力; (2) 自由基反应—H·、·OH 及化学转 化; (3) 挥发性疏水物质的热分解,另外超声波对混凝 有促进作用;(4)空化效应能成垢物质粉碎悬浮于液 体介质中。 2.超声声波密度决定: 声波密度指反应容器内单位立方的声波功率与反应 容器的大小有关。 3.反应时间决定: 根据每天的处理流(污水及污泥)的量设计出相应 的机械流程结构和声波总功率。 4.其次是超声波设备性价比。
难以降解的物质,可生化性差加上不同印染厂加 工工艺不同,排出的水量水质变化大,印染工业用、 水量大。我国许多印染厂的废水不加处理或仅经 过初级处理后直接排放的情况极为普遍,对环境 造成极大的破坏,严重危害受污染区域的生物、 土壤和水体,破坏生态环境、因此,印染废水的深 度处理技术研究非常重要,超声化学强化臭氧技 术正受到日益广泛的重视。 超声波具有无污染,设备简单、操作方便、 高效等优点,同时伴有杀菌消毒功效。它既可以 单独使用,又可以与其他水处理技术联合,是一 种很有应用潜力的水处理新技术运用与饮用水、 印染废水等。
SONOTRONIC:超声SONORECTOR HORN钛合金制作; 普通的焊接设备HORN转换;相对HIELSCHER价格便宜; 发生声波最大面HORN前端面。 HIELSCHER:超声SONIRECTOR HORN钛合金制作;专 业运用大量液体(批量化生产)超声化学反应液体反应 均匀性好。 使用有限元分析(专业分析超声波方面软件)两家公司的 超声SONORERCTOR HORN 红色为最大振幅(超声波波能量最大面)
利用功率超声的空化现象加速和控制化 学反应,提高反应率和引发新的化学反应的 现象,称超声化学。 声化学式20世纪80年代中后期发展起的 一门新型交叉科学。它是利用超声空化效应 形成局部热点,可形成在4000-6000K及压力 100MPs 、急剧冷却速度达109K/s的极端微环 境中,诱发化学反应。 近年来,有大量有关超声在化学领域中 得到应用的研究报道。 许多学者把超声波引 入到自己的研究中, 试图利用超声波所创造出 的特殊环境来改变和改善化学反应过程,或借 此来发现一些奇特反应现象。
使两种不相溶的液体(如水和油)发生乳化,并 且加速溶质溶解,加速化学反应。这种由超声波 作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空 化作用。 超声波应用于化学反应能提高化学反应速 率、缩短反应时间、提高反应选择性,而且能激 发在没有超声波存在时不能发生的化学反应。由 于超声化学具有独特的反应特性,目前受到广泛 关注,是合成化学等极为重要且十分活跃的研究 领域之一。 超声化学目前已广泛应用于化学中的每一个 领域,如: 有机合成化学、纳米材料制备、生物 化学、分析化学、高分子化学、高分子材料、表 面加工、生物技术及环境保护等方面。
我公司专业研制各类超声化学设备。我公司与国内 外各大科研院校、公司有合作关专业制造大功率超声波 处理系统,运用环境工程处理,中药提取,石油勘探, 采油提炼等医药石油化工行业。 本公司特长:设计各类超声波处理系统能:超声波 控制器、超声波换能器、超声波SONORECTOR HORN。 我公司对于环境工程处理的认识:根据国外的成功 例案采用20KHz超声波换能器、20KHz超声控制器、 20KHzSONORECTOR HORN以及机械流程结构;选择 合适的声波密度(1000W/L、800W/L)以及反应时间就可 以形成一套污泥处理设备。 本公司现有目前现有的产品加上机械流程就可以制 作出超声波污泥处理设备。
污水:超声化学污染物降解,提高生化降解能力。 污泥:将微生物细胞壁击破,同时释放出酶。酶 的作用使其余未被击破的微生物细胞失去对污泥 罐中发酵环境的适应能力,迅速成为厌氧微生物 的营养物而被消耗,从而大大加速发酵过程。 国内外例案(污泥处理): 国外:超声波声波制造公司(德国)有 SONNOTRONIC、HIELSCHER。 运用公司:RWT ULTRAWAVES 使用 SONNOTRONIC设备、FRAUNHOFER使用 HIELSCHER设备等。 国内:北京紫石千年环保设备有限公司、北京天 地人环保工程有限公司均采用SONNOTRONIC 超声波设备。
超声波在介质中的反射、折射、衍射、散射等传 播规律,与(可闻)声波的规律并没有本质上的区 别。但是超声波的波长很短,只有几厘米,甚至 千分之几毫米。与(可闻)声波比较,超声波具有 许多奇异特性: 1、超声波的波长很短,通常的障碍物的尺寸要 比超声波的波长大好多倍,因此超声波的衍射本 领很差,但它在均匀介质中能够定向直线传播, 超声波的波长越短,这一特性就越显著。因此, 超声波在传播时,方向性强,能量易于集中。 2、超声波能在各种不同介质中传播,可传播足 够远的距离。
超声波在介质中的传播过程中存在着一个 正负压强的交变周期。在正压相位时,超声波对 介质分子挤压, 增大了液体介质原来的密度;而在 负压相位时, 介质的密度则减小。 超声化学应具有加速化学反应、降低反应 条件、缩短反应诱导时间和能进行有些传统方法 难以进行的化学反应等特点。
最后一个污染途径在传输,自来水在传输过程中 受到输水管网的二次污染。 在经过处理后的自来水,出厂后,还要经过 漫长的输水管网及高楼水塔、水箱等设施,在这 些传输过程中,自来水中增加的污染物甚多,铁 锈、污垢、细菌等都直接影响自来水的水质,它 们互相作用后,还会产生更加多的有毒化学物质。 目前80%罐装应用水正在使用臭氧消毒,使用 超声化学强化臭氧技术运用不经能缩短消毒时间 而且分解金属原子及去除污垢、改善固液分离。 运用印染废水:印染废水中既有随染色过程 带入水中的染料还有浆料、助剂、油剂、酸碱、 纤维杂质和无机盐等,废水色泽深、臭味大、 COD 含量高、成分复杂,含有多种生物毒性大、
在声压正半周时,气泡内的气体或蒸汽被迅速压 缩,导致温度急剧增高,造成局部“热点”,温度可 达5 500 ℃及50MPs,产生高能条件使气泡和液体 的两相界面的介质裂解产生自由基,发生空化效 应,生成O ,OH ,H ,H2O2 等强氧化物质,使有机 物氧化。有机物受O3分解产生的一些挥发性中 间产物在空化泡内直接燃烧矿化,生成CO2 和 H2O。 超声空化效应还可以使金属络合物中心金属 离子和络合剂分离,从而较顺利地去除重金属。 例如运用超声化学和臭氧联用来处理有机污 染物腐殖酸的氧化动力学。当臭氧流量为: 1mg/min,超声波频率为:20KHz、声源功率为 50W的条件下,腐殖酸的浓度10mg/L时,经过
3、超声与传声介质的相互作用适中,易于携带 有关传声介质状态的信息(诊断或对传声介质产 生效应)。超声波是一种波动形式,它可以作为 探测与负载信息的载体或媒介(如B超等用作诊 断);超声波是一种波动形式,它可以作为探测 与负载信息的载体或媒介(如B超等用作诊断); 超声波同时又是一种能量形式,当其强度超过一 定值时,它就可以通过与传播超声波的介质发生 相互作用,影响、改变以致破坏后者的状态、性 质及结构(用作治疗)。
60min后的变化TOC的去除量为92%,溶液中 87%的碳转换成二氧化碳。 当单独使用臭氧时,TOC的去除量仅为40%, 有机碳化为28%。 运用饮用水,自来水目前各方面的环境因素 遭到污染现在中国刚刚踏入了21世纪8年,工业 的发展就更加迅速了,造成了众多的水体和水源 受到严重的工业污染,长期这样发展下去,会轮 到城市用水极度紧张。氯是导致癌症、心脏病等 疾病的主要因素目前,几乎所有的自来水厂普遍 采用沉淀过滤、加氯消毒的传统处理工艺来处理 自来水,处理的过程中,氯同有机物、腐殖物相 结合生成三卤甲烷,卤乙酸等,这些都是比氯更 为强烈的有机污染物,不是危言耸听的。最后一
超声波技术(超声化学)作为一种新的水环 境治理、运用技术正日益受到人们的重视,其在 强化污水污泥处理、饮用水及有毒有害和难降 解有机废水处理方面已显示出巨大潜力,但由 于超声波的价格、性能、寿命、声波密度方面, 牵制了超声波技术在环境工程上运用的发展。 在国外(德国),超声波技术作为一种新的水处 理技术已有大量实验室的基础研究成果,并有部 分进入实际应用。 而国内,这方面开展的工作 还非常有限。 超声波技术对于环境工程的运用: 饮用水:杀灭细菌(消毒) ,改善固液分离,去除 管道中的水垢。