超声波污水处理的方法范文

（3.5）

=0.5170.4(280-12.5)0.001kg/d

=0.055319kg/d

≈0.056kg/d

总排泥量：0.056/0.8kg/d=0.07kg/d

=2\*gb3②按污泥泥龄计算:

（3.6）

=(0.0532000.001)2kg/d

=0.06kg/d

=3\*gb3③按排放湿污泥量计算：

剩余污泥含水率按99%计算，每天排放湿污泥量：

0.06/1000t=610-5t(干泥)

(610-5）(100%-99%)m³=0.006m³

3.5回流污泥流量计算

反应池中悬浮固体（mlss）浓度：4000mg/l,回流比r=0.75，=0.40.75m³=0.3m³/d，则回流污泥浓度：

（3.7）

=9333.3mg/l

≈10000mg/l

3.6好氧区需氧量计算

（3.8）

=0.4(280-12.5)0.68-1.420.0561000kg/d

=77.833kg/d

≈78kg/d

3.7空气量计算

采用管式微孔扩散器，设计好氧池边长0.4m，有效水深0.37m，安装距池底0.05m，则扩散器上静水压0.32m，池缸封盖部安装一下垂搅拌器，水体从反应池上部0.37m处流入沉淀池。wWw.133229.Com

溶液中溶解氧浓度c取2.0，ρ=1，α取0.7，β取0.95,曝气设备堵塞系数f取0.8，ea=18%,扩散器压力损失在4kpa，20℃水中溶解氧饱和度为9.17mg/l。

扩散器出口处绝对压力：

（3.9）

=（1.013105+9.81030.32）pa

=1.0410⁵pa

空气离开好氧池面时，气泡含氧体积分数：

（3.10）

=[21（1-0.18）][79+21（1-0.18）]100%

=17.9%

20℃时好氧硝化区混合液中平均氧饱和度：

（3.11）

=9.17[(1.041032.02610⁵)+(17.942)]

=8.62mg/l

将计算需氧量换算为标准条件下（20℃，脱氧清水）充氧量：

（3.12）

=789.17[0.7(0.9518.62-2.0)1.024(20-20)0.8]kg/d

=206.37kg/d

=8.6kg/h

好氧区供气量：

=170.6m³/h

3.8缺氧区容积设计

据a/o工艺设计参数计算，好氧区硝化段水力停留时间3h，则缺氧区反硝化水力停留时间根据a段：o段=1：3得出，缺氧区停留时间为1h。

=0.149m³

≈0.15m³

缺氧区容器的边长大约在0.54m

3.9前置反硝化系统缺氧区需氧量计算

总凯氏氮（tkn）由氨氮和有机氮组成，一般氨氮占进水tkn60%-70%，计算取65%,进水总凯氏氮nk=35/65%=53.85mg/l,出水总凯氏氮nke=5/65%=7.69mg/l,出水总硝态氮浓度noe约取5mg/l。

=19350.87g/d

=19.35kg/d

=0.806kg/h

3.10竖流式二沉池设计

表面水力负荷范围0.6-1.5m³/（m²·h），q取0.6m/h.沉淀时间常规可取范围1.5-4.5h，取1.0h.固体通量负荷≤150kg/（m²·d），取120kgss/（m²·d）.

①沉淀池表面面积

=0.028m²

二沉池进水管、配水区、中心管、中心导流筒等的设计应包括回流污泥量在内。

②中心管面积

qmax—每池最大设计流量，m³/s；

νo——中心管内流速，取15mm/s.

③中心管直径

=0.0198m

≈0.02m

④中心管喇叭口与反射板间的缝隙高度

=0.05m

ν1——污水从中心管喇叭口与反射板间缝隙流出速度，m/s，

取4m/h，1.110-3m/s.

h——喇叭口高度，h/do=1.35,h=0.027m

⑤沉淀池直径

=0.1899m

≈0.19m

⑥沉淀池部分有效水深

沉淀池水力停留时间（沉淀时间）一般取1.5-4h，取1.0h.污水在沉

池中流速v取0.6m/h，1.710-4m/s。

（3.21）

=qt

=0.61.0m

=0.6m

⑦沉淀部分所需总容积

（3.22）

=∆x总t1000

=0.071.01000m3

=0.007m3

∆x总——每天总排泥量，kg/d

t——两次排泥时间，d

s——每人每日污泥量，l/(人∙d)，一般采用0.3-0.8

n——设计人口数

⑧沉淀池污泥区容积（污泥斗容积）

（3.23）

=(0.750.41.0)24m3

=0.0125m3

vs——污泥斗容积

ts——污泥在沉淀池中的浓缩时间

⑨圆锥部分容积

h2=0.24m

r——圆截锥上部半径，m，取r=d=0.19m

r——圆截锥下部半径，m，取r=0.06m

h2——污泥室圆截锥部分的高度，m.

⑩沉淀池总高度

超高h1取0.06m，缓冲层高度h4取0.05m，h2=0.6m，h3=0.05m，

h2=0.24m，总高度h:

（3.25）

=（0.06+0.6+0.05+0.05+0.24）m

=1.00m

⑪排泥管下端距池底距离≤0.20m，取0.02m

⑫排泥管上端超出水面距离，取0.4m

3.11传统工艺最终污泥产量

传统活性污泥法以0.4m3/d流量计算，大概排放的剩余污泥量为0.06kg/d—0.07kg/d。

3.12超声波-缺氧/好氧工艺与传统工艺污泥产量的比较

表3.2[1]各种污泥减量化技术方法的比较

tablel3.2[1]comparisonofstrategiesforreducingtheproductionofexeesssludge

技术方法

污泥减量化效率(%)

提高污泥停留时间

100

热诱导溶解和隐性生长

60

臭氧诱导溶解和隐性生长

100

好氧中温消化(20℃)

50

好氧高温消化(60℃)

52

原生动物捕食

12一43

原生动物和后生动物捕食

60一80

细菌过量产生代谢产物

59一61

解偶联氧化磷酸化

45一100

增加维持功能的能量需求

12

好氧一沉淀一厌氧

20一65

活性污泥法

­30

生物膜法

25

投加酶

50

蚯蚓生物滤池

95一100

超声波辐射

90-100

传统活性污泥法工艺污泥减量效果，大概可以减少30%—40%，超声波-缺氧/好氧工艺在传统活性污泥法的基础上结合了超声波预处理活性污泥的前沿技术，实验预计污泥减量效果将达到90%—100%。暂且以90%计算进行比较：

以0.4m3/d流量计算，假设未用传统活性污泥法前，总排泥量s，用传统活性污泥法处理，污泥减量30%，s（1—30%）=0.06kg/d，s=0.06/（1—30%）kg/d，超声波-缺氧/好氧工艺处理，污泥减量90%，设剩余污泥排放量为x，x=s（1—90%）=（1—90%）0.06/（1—30%）kg/d=0.0086kg/d.

结论

超声波—缺氧/好氧组合体系是前沿技术与传统活性污泥法的综合，该工艺能够达到较高的污泥减量化效果，更加适应了污水处理系统实现良性运行、防止污水处理出现二次污染、使污水治理更具有环境效益的需要，是值得学术界进一步探讨和研究的领域。

整个设计中，某些设计参数是一个尝试性选用，是一个摸索探究的领域，与常规性设计有些出入，有待在往后的实验、工艺运用中，进一步论证和加以完善。特别是超声波处理装置的设计以及污泥处理参数的选用，更加需要努力钻研和探讨。

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超声波污水处理的方法范文

【论文摘要】：作为声学研究领域的重要组成部分，超声在现代分离技术中的研究也取得了一定进展。已日益显示出其在各分离领域的重要性。

超声技术是一种新兴的、多学科交叉的边缘科学，在化工、食品、生物、医药等学科的研究开拓了新领域，并从应用上对上述工业产生重大影响。作为声学研究领域的重要组成部分，超声在现代分离技术中的研究也取得了一定进展。已日益显示出其在各分离领域的重要性。

1.超声波技术机理

超声波防垢器主要是利用超声波强声场处理流体，使流体中成垢物质在超声场作用下，其物理形态和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松散、松脱而不易附着管壁形成积垢。超声波的防垢机理主要表现在：

（1）"空化"效应

超声波的辐射能对被处理液体介质直接产生大量的空穴和气泡，也就是把液体拉裂而形成无数极微小的局部空穴，当这些空穴和气泡破裂或互相挤压时，产生一定范围的强大的压力峰，这一强压力峰能使成垢物质粉碎悬浮于液体介质中，并使已生成的垢层破碎使其易于脱落。根据理论和实践测算，用20khz、50w/cm2的超声波对1cm3液体辐射时，其发生空化事件的气泡数为5×104/s，局部增压峰值可达数百甚至上千大气压。

（2）"活化"效应

超声波在液体介质中通过空化作用，可以使水分子裂解为h·自由基和ho·自由基，甚至h+和oh-等。而oh与成垢物质离子可形成诸如caoh、mgoh等的配合物，从而增加水的溶解能力，使其溶垢能力相对提高。也就是说，超声波能提高流动液体和成垢物质的活性，增大被水分子包裹着的成垢物质微晶核的释放。

（3）"剪切"效应

水分子裂解产生的活性h自由基的寿命比较长，它进入管道后将产生还原作用，可以使生成的积垢剥落下来。而且因超声波辐射在垢层和管壁上，加热管上的吸收和传播速度不同，产生速度差，形成垢层与管壁界面上的相对剪切力，从而导致垢层产生疲劳而松脱。

（4）"抑制"效应

通过超声波的作用，改变了污水的物理化学性质，缩短了污泥的成核诱导期，刺激了微小晶核的生成。新生成的这些微小晶核，由于体积小、质量轻、比表面积大，悬浮于液体中，生成比壁面大得多的界面，有很强的争夺水中离子的能力，能抑制离子在壁面处的成核和长大，让既定结构的晶粒长大，因此减少了粘附于换热面上成垢离子的数量，从而也就减小了积垢的沉积速率。实验研究表明，当污水的过饱和系数一定时，在同一超声波参数下，超声波作用时间越长，则污泥的成核诱导期越短。

2.超声波对污泥絮体尺寸的影响

用超声波对活性污泥的物理、化学和生物特性分别进行了研究。采用的超声波频率是20khz，作用时间是20～120min不等,未处理以前污泥絮体的平均粒径是98.9μm。在0.11w/ml的声能密度下,絮体尺寸几乎没有发生任何变化;在0.22w/ml的声能密度下絮体粒径明显减少;在0.33w/ml的声能密度下作用20min后絮体粒径迅速减至22μm,经120min减至4μm;在声能密度为0.44w/ml时,经20min后絮体直径减至不足3μm,再延长时间则变化很小。分别考察了声能密度为0.11w/ml和0.33w/ml的2种情况下超声波对污泥絮体尺寸的影响。发现在0.11w/ml声能密度下,絮体尺寸经60min由31μm减至20μm,尺寸减小了35%;在0.33w/ml声能密度下,不到20min,絮体尺寸减至14μm。

3.超声波对不同细菌的影响

在0.33w/ml声能密度下,经40min超声波处理后,异养菌减少了82%,而大肠杆菌减少了99%以上,并且溶解性cod经60min作用后提高了12倍;而在0.11w/ml声能密度下,作用时间较短时,异养菌和大肠杆菌变化不大,只有在60min以上才有明显减少,而且不管作用时间长短,溶解性cod几乎保持不变,这种现象揭示在较高声能密度作用下,超声波可以把细菌分解,并使相当一部分固态cod转变为溶解态。同时,在0.11w/ml和0.33w/ml之间存在一个阈值,超过此阈值,细菌的分解才会发生。

目前,超声波应用于污泥处理及减量存在的主要问题是超声处理运行参数优化、超声效率有待提高以及超声反应器的合理设计等。而且在进一步研究中应注意与污水处理工艺的合理组合,这样才能发挥超声波的特点,并为其在实际工程的应用打下基础。

4.超声波分解污泥引起温度上升的现象

在声能密度为0.44w/ml时,2min内污泥温度超过了55℃。为了考察温度对污泥分解的影响,他们把反应器的温度控制在15℃左右,实验结果显示声能密度为0.11w/ml时,没有出现固态cod转变为溶解状态;如果不进行温度控制,大约有2%固态cod转变为溶解态。这种效应在声能密度为0.33w/ml时更为明显。为此他们考虑了究竟是超声波还是超声波引起的热效应对溶解性cod释放的作用。结果表明单独在温度高的情况下,不足以破坏絮体结构,所以他们认为超声空化和由此引起的温度上升对于污泥分解是同样重要的。

5.结语

综上所述,在不同声能密度、不同作用时间下,超声波对其作用后的污泥分解程度、污泥絮体尺寸变化，以及伴随污泥分解,溶解性cod释放情况和相应的温度上升现象等研究,为掌握超声波分解污泥的机理提供了研究基础。超声波功率一定时，频率低、作用时间长，去污效果较好；超声波频率一定时，功率大、作用时间长，去污效果较好。同时，超声波去污效果还与流体的流量与压力、液体的粘度与温度、超声波电源发生器与超声波换能器的距离（即传输电缆长度）、原已生成积垢的程度等因素有很大的关系。尤其是经超声作用后的污泥,颗粒态cod转变为溶解态cod,可充分利用这一特点并将其结合到污泥处理工艺中,提高污泥厌氧消化的能力;或结合到不同污水处理工艺中,形成微生物的隐性生长以达到污泥减量的目的，其推广价值在环保节能、提高工效、降低成本等诸方面具有广泛的意义。

参考文献

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超声波污水处理的方法范文篇3

论文摘要：介绍了超声降解水体中有机污染物的降解机理。从超声的系统因素包括频率和声强；化学因素包括溶解气体、ph值、反应温度等的多个方面介绍了影响降解效率的因素。

超声波是一种高频机械波，具有波长较短，能量集中的特点，它的应用主要是按照能量大，沿直线传播这两个特点展开的。20世纪90年代初，国外等一些学者开始研究超声降解水中有机污染物。超声波技术具有简便、高效、无污染或少污染的特点，是近年来发展的一项新型水处理技术。它集高级氧化、热解、超临界氧化等技术于一体，且降解速度快、能将水体中有害有机物转变成co2、h2o、无机离子或比原有机物毒性小易降解的有机物，因而在处理难生物降解有机污染物方面具有显著的优越性。

1.基本理论和机理

在空化效应作用下，有机物的降解过程可以通过高温分解或自由基反应两种历程进行。

1.1空化理论

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。当用足够大振幅的超声波作用于液体介质时，在负压区内介质分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离,液体介质就会发生断裂，形成微泡，微泡进一步长大成为空化气泡。在紧接着的压缩过程中，这些空化气泡被压缩，其体积缩小，有的甚至完全消失。当脱出共振相位时，空化气泡就不再稳定了，这时空化气泡内的压强已不能支撑其自身的大小，即开始溃陷或消失，这一过程称为空化作用，或孔蚀作用。

由于空化作用所引起的反应条件的变化，导致了化学反应的热力学变化，使化学反应的速度和产率得以提高。

1.2自由基理论

在超声空化产生的局部高温、高压环境下，水被分解产生h和oh自由基：

h2oho•+h•

h•+h•h2

ho•+ho•h2o2

h•+ho•h2o

另外溶解在溶液中的空气(n2和o2)也可以发生自由基裂解反应产生n和o自由基：

n22n•

n•+ho•no+h•

no+ho•hno3

2.影响超声降解的主要因素

影响超声降解的主要因素包括溶解气体、ph值、反应温度、超声功率强度和超声波频率等。

2.1溶解气体

溶解气体的存在可提供空化核、稳定空化效果、降低空化阈，对超声降解速率和降解程度的影响主要有两个方面的原因：(1)溶解气体对空化气泡的性质和空化强度有重要的影响；(2)溶解气体如n2o2产生的自由基也参与降解反应过程，因此，影响反应机理和降解反应的热力学和动力学行为。

2.2ph值

对于有机酸碱性物质的超声降解，溶液ph值具有较大影响。当溶液ph值较小时，有机物质在水溶液中以分子形式存在为主，容易接近空化泡的气液界面，并可以蒸发进入空化泡内，在空化泡内直接热解；同时又可以在空化泡的气液界面上和本体溶液中同空化产生的自由基发生氧化反应，降解效率高。当溶液ph值较大时,有机物质发生电离以离子形式存在于溶液中，不能蒸发进入空化泡内，只能在空化泡的气液界面上和本体溶液中同自由基发生氧化反应，降解效率较低超声降解发生在空化核内或空化气泡的气-液界面处，离子不易接近气-液界面，很难进入空化泡内，因此，溶液的ph值调节应尽量有利于有机物以中性分子的形态存在并易于挥发进入气泡核内部。

2.3温度

温度对超声空化的强度和动力学过程具有非常重要的影响，从而造成超声降解的速率和程度的变化。不同温度下，实验表明温度提高有利于加快反应速度，但超声诱导降解主要是由于空化效应而引起的反应，温度过高时，在声波负压半周期内会使水沸腾而减小空化产生的高压，同时空化泡会立即充满水汽而降低空化产生的高温，因而降低降解效率。一般声化学效率随温度的升高呈指数下降，因此，低温(小于20℃)较为有利于超声降解实验,一般都在室温下进行。多数研究也表明，溶液温度低对超声降解有利。

2.4超声波频率

研究表明，并非频率越高降解效果越好。超声频率与有机污染物的降解机理有关，以自由基为主的降解反应存在一个最佳频率；以热解为主的降解反应，当超声声强大于空化阈值时，随着频率的增大，声解效率增大。

2.5超声功率强度

超声功率强度是指单位声发射端面积在单位时间内辐射至反应系统中的总声能，一般以单位辐照面积上的功率来衡量。一般来说，超声功率强度越大越有利于降解反应，但过大时又会使空化气泡产生屏蔽，可利用超声功率强度能量减少，降解速度下降。

3.结语

超声处理是一个极其复杂的过程。不同物化性质的有机污染物，因降解机理不同，超声降解的效果也存在差异。利用超声空化技术，只有针对具体的有机污染物，优化反应操作条件才能获得最佳的超声降解效果。今后有关超声空化技术的研究方向是，针对实际多组分难降解物系在降解机理、物质平衡、反应动力学、反应器设计放大等方面进行深入的研究，使其最终成为一种适用、高效和低成本的水处理技术。

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