利用超声波控制废水脱氮过程的技术初探及应用前景展望(国标球墨铸铁管)
所谓超声波是指频率高于20kHz的声波,它具有方向性好、能量集中、穿透能力强的优点。超声波技术是一种物理的处理方法,具有简便、高效、无二次污染等特点。
超声波在水溶液中的效应。(国标球墨铸铁管)
超声波在水溶液中主要有三种效应。
1、热效应
会使水的温度升高
2、空化效应
超声波在传播过程中质点振动方向与波传播方向相同,当超声波在液体中传播时,处于压缩相和膨胀相的液体分别呈正压和负压状况,当达到一定声强,可以使液体介质发生断裂,形成微泡,使微泡间空洞迅速膨胀形成局部高温、高压冲击波。(球墨铸铁管)
3、弥散效应
超声波的频率和强度较低时,可以使物质在细胞膜表面传质速率加快,提高酶促反应速率(又称聚合作用和解聚作用)和物质的传质效果,促进微生物生长于细胞代谢过程。
2、在水处理中的应用(球墨铸铁管)
藻类能够产生藻毒素,主要是用超声波去除藻毒素。提高难降解有机物的降解率
主要利用羟基自由基氧化及脱水开环高温热解反应。可以去除天然水体中的腐殖酸,降解烃类有机污染物,去除药物活性物质和内分泌干扰物,去除嗅味物质、消毒副产物、酚类物质等。强化生物处理(酶活性增强、细胞膜破碎)
可以预处理厌氧消化污泥(把微生物进一步破碎,将微生物中的有机物释放),提高甲烷产率;
增强生物活性,促进生物传感器过程(弥散效应,在频率和强度低时,可增强微生物的活性;在研究层面针对厌氧氨氧化菌、除磷菌、硝化菌甚至厌氧菌都有提及);
溶胞—隐形生长(细胞内的有机物释放,有机物回流到污水处理过程中,然后再通过微生物降解),探讨剩余污泥源头减量,最大的问题是能耗高。
主要包括有物理作用,化学作用,压力诱导作用。
直接物理作用
一般认为超声波的热效应不是非常强烈,在局部可能会形成一个高温,但在整体上不会形成特别高的温度,所以超声波的热效应通常不会对微生物造成显著的伤害;空化效应会引起细胞结构变化、酶的稳定性变化,可能导致细胞裂解、生长速率变化、细胞核、DNA及胞外聚合物等都会受到破坏;所以认为是导致微生物灭活很主要的一个影响因素。
化学作用
自由基引发,包括自由基与细胞内一些物质的释放,使细胞的稳定性降低。(超声波对微生物的强化作用,并不是自由基诱导过程)
压力诱导作用:
可以使微生物的细胞膜通透性增强(弥散效应),使物质传输加快、细胞表面电荷发生变化、甚至使细胞膜出现一些破损等现象,提高微生物的活性。(国标球墨铸铁管)
超声波本身是往体系输送能量的,如何在污水处理中能够提高短程硝化的效率,那么整个污水处理的流程会缩短,典型的占地会减少,初期投资会下降;此外,用超声波处理,同时有污泥减量化的效果;通过超声波处理污泥可以使厌氧硝化污泥产甲烷的效率上升,在国外有论证是可行的。总的来说,从水处理方面相对是高效节能,对于污泥资源化亦有一定的贡献。
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