二十世紀九十年代（dài）Mason進行超聲（shēng）空化降解水中的有害有機物的研究，研究證明，超聲降解水中有機物效果顯著，從而引起很多學者的（de）興趣。美國、日本、加拿大、德國、法國等國的（de）一些大學實驗室和研究所紛紛致（zhì）力於超聲降解有機

　　物的研究。我國二（èr）十世紀九十年代後期，對超聲降解有機物的研究，在同濟大（dà）學取得了很好的效果。迄今昔（xī）對比為（wéi）止，超聲降解已進行了（le）包括脂（zhī）肪烴類、芳香烴（tīng）類（lèi）、酚類（lèi）、酯類、醇類、酮類、胺、酸類、天然有機物和殺蟲劑等有機物的研究，取得了很好的效果。

　　超（chāo）聲化學作為一門邊沿科學的興起是近十幾年的事情。超聲作用於化學反應，主要來自超聲空（kōng）化現象，空化泡崩潰產生局部高溫、高壓和強烈的衝擊（jī）波及射流，為在一般（bān）條件下難以實現或不可能實現的化學反應提供（gòng）了一種新的非常殊的物理化學環境。

　　超聲作用於水處理，是近年（nián）來聲化學領域研究的新發（fā）展。

　　一、功率超聲機理

　　當一定強度的超聲波在媒質中傳（chuán）播時，會產生（shēng）力學、熱學、光（guāng）學、電學和化（huà）學（xué）等一係列效應。這些效應可歸納為（wéi）下列三種基本作用：

　　1、機械作用。超聲波是機械能（néng）量（liàng）的傳播形（xíng）式（shì），與波（bō）動過程有關，會產生線性效變的振動作（zuò）用。超聲波液（yè）體中傳播時，其同質點位移振幅（fú）雖然很小，但超聲引（yǐn）起的質（zhì）點加速度卻（què）非常大。若20KHz、1W/平方厘米的超聲波在水中傳播，則其產生的聲壓幅值（zhí）為173Kpa，這意味著聲壓幅（fú）值每秒種內要在正負173Kpa之間變化2萬次，質點的（de）加速度達144萬米每二次方秒（miǎo），大約為重（chóng）力（lì）加速度的1500倍（bèi），這樣激烈而快速變化的機械運動就是功（gōng）率超聲的機械振動（dòng）效應。

　　2、空化（huà）作用。超聲波在（zài）液體媒質中傳播時，當聲強達到一定期強度（dù），液體中（zhōng）聲場作用區域（yù）形成局部的暫時負壓，使液體中的微氣泡生長、澎（péng）脹至突然破裂，導（dǎo）致氣泡周圍的液（yè）體中產生（shēng）強烈的激波，形成局部點的高溫高壓，空化泡崩潰時（shí），在空化泡周圍很小空（kōng）間內產生5000K的瞬態（tài）高溫和約50mpa的高壓，且溫度冷卻率達10的9次方k/s，並伴有（yǒu）強烈衝擊波和時速達400Km的射流，就是超聲空（kōng）化效應。

　　3、熱作用。超聲波在媒質中傳播（bō），其振動能量不（bú）斷被媒質吸收轉（zhuǎn）變為熱能而使（shǐ）自身（shēn）溫度升高。聲能不間斷的吸收（shōu）可引起媒質中（zhōng）的整體加熱，邊界外的局部加熱和空化形成激波時（shí），波前處的局部加熱等（děng），這就是功率超聲的熱作用。

　　二、超聲化學機理

　　1、超聲催（cuī）化。超聲催化反應是一個新興的研究領域。目前，有關反應模型、機理的研究尚很模糊，但眾多（duō）的科研成果確認了催化（huà）反應的顯著效果。其主（zhǔ）要作用：一是高溫高壓條件有利於反應物（wù）裂（liè）解成（chéng）自由基和二階炭（tàn），形成（chéng）更為活潑的物種。二是衝擊波和微（wēi）射（shè）流對固體表麵有吸解和清洗作用。三是衝擊波可破壞反應物結構，分散反應物係。四是超空化導致金屬品格的變形和內部應變區的形成，從而提高金屬化學反應活性。超聲條件下的反應速率比沒（méi）有超聲時增加（jiā）了100000倍，且反應時間大大縮（suō）短。

　　2、超聲降解。超聲處理可以降解大分子，尤其是處理高分子量聚（jù）合（hé）物的降解效（xiào）果更顯著。超聲降解源於（yú）超聲的機械效應、空化效應和熱效應。

　　三、功率超（chāo）聲在水處理中（zhōng）的應用

　　功率（lǜ）超聲的空化效應為（wéi）降（jiàng）解水中有害有機物（wù）提供了獨（dú）特（tè）的物理化學環境從而導致超聲波汙水處理目的的實現。超聲空化泡的崩潰所產生的高能量足以斷裂化學鍵（jiàn）。在水溶液中，空化泡崩潰產生氫氧基(OH?)和氫基(H?)，同有機

　　物發生氧化反應。空化獨特的物理化學環境開（kāi）辟了新的化學反應途徑（jìng），驟增化學反應速度，對（duì）有機物有很強的降解（jiě）力

　　，經過持續超聲可以將有害有機物降解為（wéi）無機離子、水、二氧化碳或有機酸等（děng）無毒或（huò）低毒（dú）的物質。

　　超聲降解水中有機汙染物技術既（jì）可單獨使用，也可利用超聲空化效應，將超聲降解技術同其他處理技術聯用進行有

　　機（jī）汙染物的（de）降解去除。聯用技術有如下類型：

　　超聲與臭氧聯用，以超聲降解、殺菌與臭（chòu）氧消毒共同作用於（yú）汙染水的處理。

　　超聲（shēng）與過氧化氫（qīng）聯用（yòng），以達（dá）成對汙染水體降解、殺菌、消毒之（zhī）目的。

　　超聲與（yǔ）紫外線聯用，組成光聲化學技術利用超聲技術和紫外光技術各自降解能力疊加協同（tóng）和互補作用，對水中常見的（de）有機汙染物苯酚、四氫化碳、三氫（qīng）甲（jiǎ）烷和三氯（lǜ）乙酸進行降解，使四種物質（zhì）的降解產物為水、二氧化碳、C1-或（huò）易於生

　　物降解的短鏈脂肪（fáng）酸（suān）。

　　超（chāo）聲與磁化處理技（jì）術聯用，磁（cí）化對汙染水體（tǐ）既可以實現固液分離，又可以對COD、BOD等有機物（wù）降解，還（hái）可以（yǐ）對染色水進行脫色處（chù）理。

　　超聲還可以直接（jiē）作（zuò）為傳統化學殺菌處理（lǐ）的輔（fǔ）助技術，在用傳統化學方（fāng）法進行大規模水處理時，增加超聲輻射，可以大大降低化學藥劑的用量。

　　四、與超聲波聯用的相關（guān）工藝技術介紹

　　1、汙水的固液分離（lí）是超聲處（chù）理的前提。汙水或廢水一（yī）般伴有懸浮汙物或雜質（zhì），因此要有收集裝置，這種（zhǒng）裝置可以是汙水（shuǐ）池或汙水槽（cáo），其中的大體積雜物和汙物應與汙水分離，當一些細小體（tǐ）積的懸浮物則可添（tiān）加聚丙烯酰胺絮凝劑或無（wú）機絮凝劑。

　　陰、陽非離子（zǐ）型聚丙烯酰胺絮凝劑是一（yī）種（zhǒng）水溶性的高分子聚合物或電解質。由於其分子鏈中含有一（yī）定（dìng）數量的極性基因，它能通過吸附汙水中（zhōng）懸浮的固位粒子，使粒子間架橋或通（tōng）過（guò）電荷中和使粒子（zǐ）凝聚成（chéng）大的絮凝物，從（cóng）而加速懸浮液中

　　粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液澄清，促進過濾等效（xiào）果。若同（tóng）時使用無機絮凝劑(聚（jù）合硫酸鐵濃縮劑、聚氯化鋁、鐵鹽等)，則（zé）可顯示出更大的效果。絮凝劑的添加量一般為0.0110g每立方米，在冷水中也能（néng）完全溶解。其主要作用是澄（chéng）清淨化作用、沉降促進作（zuò）用、過濾促進作用、增稠(濃)作（zuò）用、是廢水、廢液處理（lǐ）中的常用品。

　　2、過（guò）濾（lǜ）是汙水廢水處理中的必要條件。其目的是將汙水（shuǐ）中含有小於（yú）等於20mg/L濃度的懸（xuán）浮顆粒物、膠質顆粒物（wù）加以濾除。這裏的過（guò）濾無須（xū）活性炭類精密昂貴的裝置，普通機（jī）械過濾器完全可以滿足後工藝的要求。

　　3、超聲汙水處理中水處（chù）理劑的作用。前述的超聲化學機理超聲在水處理中的作用，若同時添加水處理劑與超聲聯用，則效果更為顯（xiǎn）著。固體二氧化氯水處理劑在水處理中的機理包括次氯酸氧化作用（yòng）和新生氧作用過程兩部（bù）分。次氯酸的氧化作用。這是（shì）主要的殺菌機理。當固體二氧化氯水處（chù）理劑容於水後，水解生成次氯酸，作用於菌體蛋白質。次（cì）氯酸不僅可以與（yǔ）細胞壁發生作用，而且（qiě）因分子小，不（bú）帶（dài）電荷，容易侵入細胞內發生作用或破壞其磷酸脫氫酶，使

　　糖代謝失調（diào）而致細（xì）菌死亡。新生氧作用。由於次（cì）氯酸（suān）分解形成新生氧，將（jiāng）菌體（tǐ）蛋白質氧化，新（xīn）生態（tài）氧同細胞原槳相結合（hé）從而起到殺滅微生物作

　　用。

　　4、紫外線與超聲波（bō）聯（lián）天。紫外C殺菌技術。紫外線是一種肉眼看不見的（de）光（guāng）波，依據不同的波長範圍，被分割（gē）為A、B、C三種波段，而253.7nm又是紫外線C波段中（zhōng）的波長強（qiáng）點。

　　紫（zǐ）外線主要作用於微生物的核酸，脫氧（yǎng）核（hé）糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)等，導（dǎo）致其被破（pò）壞。紫外C水消（xiāo）毒技術是利用紫外線的消毒原理，對流經水體中的病毒，細菌及其他致病（bìng）體的DNA進行物理破壞，使其無法繁殖和複製。紫外

　　C用於大水量消毒完全可以取代臭氧，過（guò）濾膜，氧化物等傳（chuán）統手段，安全可靠，決無（wú）二次汙染。

　　綜上所述，與超聲波聯用的汙（wū）水（shuǐ）處理技術與（yǔ）設備有：

　　(1)固液分離過濾器與超（chāo）聲波降解聯用設備;

　　(2)固液分離、超（chāo）聲波降解與臭氧消毒聯用設備;

　　(3)固液分離、超聲波（bō）降解（jiě）與紫外光消毒聯用設備;

　　(4)聲、光、膜、磁聯用設備，將超聲波、紫（zǐ）外（wài）光、過濾（lǜ）膜、磁化處理四種技術（shù）聯用於水處理，則是一種更為潔淨的水處理設（shè）備。

　　上述四種類型的水處理設備既可以製成用於實驗室的小型機型、也可以製成（chéng）中試機型（xíng），還可以製成規模處理機型，而自動化程度較（jiào）高的機型則是過（guò）流式程序控製機型。

　　五、汙水處理設備與汙水處理工（gōng）藝流程介紹

　　1、汙水處理（lǐ）設備按換能器安裝形（xíng）式，分為超聲（shēng）波換能器振板內置式汙（wū）水處理槽和超聲波換能（néng）器外置式汙水處理槽（cáo）。

　　2、汙（wū）水處理設備按結構型式，分為敞開（kāi）型槽式機型和（hé）封閉型過（guò）流式機型。

　　3、汙水處理設（shè）備（bèi）工藝流程按被處理汙水狀態和回用目的，可分（fèn）為以下幾種工藝流程成套方案（àn）：

　　(1)汙水收集（jí） → 固液分離 → 超聲降解 → 臭氧消毒;

　　(2)汙水（shuǐ）收集 → 添（tiān）加紫凝劑 → 固液分離 → 添加水處理（lǐ）劑 → 超聲降解;

　　(3)汙水收集 → 固液分離 → 超聲降解 → 紫外線消毒。