姬冠妮

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷提升，對(duì)水資源的耗費(fèi)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(dāng)前水資源的短缺緊張一直是我國(guó)面臨的較為嚴(yán)峻的問(wèn)題。并且隨著國(guó)家提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，要求重視對(duì)水資源的可持續(xù)利用，減少水資源的浪費(fèi)，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(guò)對(duì)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?lái)清洗、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(lái)處理有關(guān)問(wèn)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(jìn)行污水處理時(shí)使用超聲波主要緣于超聲波自帶的頻率優(yōu)勢(shì)，它的頻率在穿過(guò)液體狀的物質(zhì)后會(huì)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(dá)到較高的程度時(shí)，會(huì)將疏松的半周期內(nèi)的液體中的組成分子分離開(kāi)來(lái)，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(gè)部分，空化核活動(dòng)時(shí)的區(qū)域被稱為超聲空化，超聲空化會(huì)帶動(dòng)有機(jī)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(jìn)化處理，提高污水處理的工作效率，帶動(dòng)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(qiáng)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(qiáng)度問(wèn)題，一般而言，超聲波在降解污水時(shí)的處理速度與其功率強(qiáng)度成正比，功率強(qiáng)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(shí)主要使用功能便是其超生波帶來(lái)的頻率，這一頻率能夠?yàn)槲鬯幚韼?lái)能量降解的功能。據(jù)筆者的實(shí)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(duì)象是污水中的有機(jī)物，因此，考慮影響超聲波效果的發(fā)揮勢(shì)必要對(duì)污水中的有機(jī)物的相關(guān)性質(zhì)有個(gè)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(gè)因素，而且液體的黏度還會(huì)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(jī)物酸堿程度來(lái)確定PH值的最佳使用度。

（4）考慮污水表面的張力。超聲波對(duì)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(guò)產(chǎn)生的氣泡卻不能激發(fā)較大的能量，反而會(huì)刺激液體表面的張力迅速增長(zhǎng)，不利于超生空化的生成，導(dǎo)致爆炸時(shí)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(dāng)超聲波的頻率穿透污水時(shí)，幾乎可以達(dá)到破壞水中液體的雙電層球形狀的對(duì)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(lái)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(huì)極大的促進(jìn)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(jìn)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(shí)，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(lái)處理電鍍廢水，首先可以采用將二者分離的方法來(lái)除掉電鍍廢水中較多的重金屬。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)看，在大約有4000x10-6鎳的電鍍廢水中，將超聲波的頻率和強(qiáng)度進(jìn)行控制后操作超聲對(duì)污水進(jìn)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(jiàn)，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(guò)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(shí)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(guò)一個(gè)例子來(lái)觀察，如需處理的污水中有四氯化碳，超聲波對(duì)其進(jìn)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(shí)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(gè)方面外，還包括對(duì)污水中的O3氣泡進(jìn)行處理。無(wú)污水中幾乎有含有O3氣泡，這些O3氣泡的直徑較長(zhǎng)，但經(jīng)過(guò)超聲波的處理后，能夠縮短為微小的氣泡，同時(shí)超聲波還能增強(qiáng)O3對(duì)其他物質(zhì)的氧化作用，幫助消解碳?xì)溲趸铩⑾x(chóng)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(duì)水資源循環(huán)利用的意識(shí)，開(kāi)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(shí)提高污水的利用程度，因此，需發(fā)明新技術(shù)提高對(duì)污水的處理力度。所以本文初步對(duì)超聲波技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)單介紹，并且對(duì)影響超聲波處理污水的各項(xiàng)因素也一一闡述，在實(shí)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(shì)，在提高超聲波技術(shù)污水處理能力的同時(shí)為具體的實(shí)際操作提供文獻(xiàn)參考。

參考文獻(xiàn)：

[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(jìn)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(jià)值工程， 2010，29（06）：64.