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超声波在传播的过程中,存在波峰和波谷,振动过程可以看作是波的膨胀和压缩的过程,在超声波膨胀期间,对水体产生负压,负压作用于水体,就会暂时的割裂水体,并迅速在空隙中形成气泡,我们称这种现象为“空化”。空化形成的小气泡在水体中存续的时间很短,瞬间就会破裂,但是在破裂的过程中,其表面的爆裂不仅会对周围产生一个瞬时的冲击波和超高速的微射流,还能产生高温。当水体中在各处都会形成高温高压的局部环境,就非常有利于化学污染物降解。
此外,在上述的过程中,水分子也会产生撕裂,裂解成H、HO、HO2、以及H2O2等强氧化性的自由基,这些自由基会与水体中的污染物发生化学反应,生成二氧化碳和水,也就是说,在这个过程中,将污染物分解成了无毒无害的物质,实现了废水的净化。
此外,针对高浓度的氨氮废水来讲,空化气泡破裂时产生的高热环境,能够使自用氨发生热解反应,再加上水体中的各种氧化性自由基,水体中就会生产各种氨酸盐,或者生成氮气和一氧化氮排到空气中。
2影响超声波废水处理效率的因素试验
21试验装置
试验采用ZQ252A超声波发生器,工作电压220V,工作频率50Hz,超声波输出功率25KHz,功率为100w,有两个振子。
22试验水源
实验水源来自某化工厂排水口附近采集的水源,为典型的高浓度氨氮废水。
23实验测试
用玻璃电极法对pH值进行测试,用纳氏试剂光度法对氮离子浓度进行测量。
3影响超声波废水处理效率的因素
31pH值
控制水体为未曝气原水,室温25℃,超声波频率25KHz,处理时长1h。在这样的前提下通过向废水中加入氢氧化钠调节水体的pH值,测试不同pH值条件下的水体内的氨氮降解率,得到以下结论:当pH值为7时,氨氮降解率为561,当pH值为11时,氨氮降解率为4466,根据测试结果可以发现,当pH升高时,氨氮降解率会随之升高,他们之间是正相关的关系。因此,在进行超声波废水处理工作时,可以适当增加水体的pH值。值得一提的是,
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虽然提高pH值有助于废水的处理,但是当pH值到达一定程度后,降解率的提升开始变得不明显,考虑到成本问题,一般不会调节水体的pH超过11。
pH值影响废水处理效率的原因,是因为当水体中的气态自由氨和离子氨是一种动态平衡的状态,环境碱性越强,则气态自由氨占比越大,气态自由氨既能被氧化降解,又能发生热解反应,因此被处理的效率更高。
32氨氮浓度的影响
控制水体为未曝气原水,室温25℃,超声波频率25KHz,超声处理时长1h,pH值固定为r
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