基于超声技术在污泥处理工艺中的应用与发展研究
8页1、基于超声技术在污泥处理工艺中的应用与发展研究 【论文关键词】:超声波;除垢;污泥处理 【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
2、辐射时,其发生空化事件的气泡数为5104/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
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