超声波流量计在污水处理中的应用理论基础
 

　　目前对超声波降解水中污染物原理的认识主要是基于空化理论和自由基氧化原理。由于超声空化引起反应条件的变化，引起化学反应的热力学变化，可以提高化学反应的速度和产率。此外，在超声空化产生的局部高温高压环境下，水分解产生H和OH自由基。此外，溶解在溶液中的空气(N2和O2)也能发生自由基裂解反应，产生N和O自由基。
 

　　污水处理中影响超声波降解的主要因素
 

　　污水处理中影响超声波降解的主要因素包括溶解气体、pH值、反应温度、超声波功率强度和超声波频率：
 

　　1、溶解气体的存在可以提供空化核，稳定空化效应，降低空化阈值。影响超声波降解速率和降解的原因主要有两个：
 

　　A、溶解气体对空化气泡的性质和空化强度有重要影响； B、N2O2等溶解气体产生的自由基也参与降解反应过程，从而影响反应原理和降解反应的热力学和动力学行为。
 

　　2、对于有机酸和碱性物质的超声波降解，溶液的pH值影响较大。当溶液的pH值小时，有机物会蒸发到空化泡中，直接在空化泡中热解；同时，它们可以在空化气泡的气液界面与污水中空化产生的自由基氧化。降解效率高。当溶液pH值较高时，有机物不能蒸发进入空化气泡，只能在空化气泡的气液界面与自由基发生氧化反应，降解效率较低。因此，应尽量调节溶液的pH值，以利于有机物以中性分子形式存在，易挥发进入泡核。
 

　　3、温度对超声空化的强度和动力学有非常重要的影响，导致超声降解的速率和程度发生变化。升高温度有利于加快反应速度，但超声波引起的降解主要是由于空化效应引起的反应。消泡气泡会立即充满水蒸气，以降低空化产生的高温，从而降低降解效率。通常，声化学效率随着温度的升高呈指数下降。因此，低温(低于20℃)更有利于超声波降解实验，一般在室温下进行。
 

　　4、研究表明，频率越高，降解效果越好。超声波频率与有机污染物的降解原理有关。自由基主导的降解反应有一个最佳频率；以热解为主的降解反应，当超声声强于空化阈值时，随着频率的增加，超声处理的效率增加。
 

　　5、超声波功率强度是指单位时间内超声波发射端单位面积内辐射到反应体系中的总声能，一般用单位照射面积的功率来衡量。一般来说，超声波功率强度越高，降解反应越好，但过大时，会屏蔽空化气泡。超声功率强度可用于降低能量和降解率。
 

　　超声波在现阶段污水处理中的普遍应用
 

　　污水中有机污染物超声波降解技术可以单独使用，也可以利用超声波空化效应，将超声波降解技术与其他处理技术相结合，对有机污染物进行降解去除。组合技术有以下几种：
 

　　1、超声波与臭氧结合处理污水，超声波降解、杀菌、臭氧消毒对污水协同作用。
 

　　2、超声波与双氧水联合用于污水处理，达到降解、杀菌的目的
 

　　对受污染的水体进行消毒和消毒。
 

　　3、超声波和紫外线联合用于污水处理，组合光声化学技术，利用超声波技术和紫外光技术叠加各自降解能力的协同互补作用，处理常见的有机污染物苯酚、四烃、三氢甲烷和三卤乙酸酸被降解，因此四种物质的降解产物是水、二氧化碳、C1-或短链脂肪酸，这些脂肪酸易于生物降解。
 

　　4、超声波和磁化处理技术联合用于污水处理。磁化不仅可以实现污水的固液分离，还可以降解COD、BOD等有机物，还可以对染色水进行脱色。
 

　　5、超声波也可作为传统化学杀菌处理的辅助技术。当采用传统化学方法进行大规模污水处理时，增加超声波辐射可以大大减少化学药剂的用量。
 

　　未来污水处理中超声波要解决的问题
 

　　虽然超声波在污水处理领域的应用已经得到广泛认可，但仍有许多问题有待解决
 

　　1、超声波反应的条件难以控制。不同的底物由于其物理和化学性质不同，具有不同的最佳分解条件，特别是在考虑其经济效率时。分解不同基材时，为达到最佳分解效果，需要测试超声波的强度、分解时间、催化剂等条件。
 

　　2、到目前为止，超声波技术还没有大规模应用到实践中，很多应用都是在实验室完成的。这些测试针对某种类型的基材，模拟该物质的溶液进行处理。超声波需要在实践中进一步测试。
 

　　3、超声波大规模应用的问题主要是在处理设备上。开发能够连续处理污水、低能耗、大容量的超声波反应器是关键。