浅谈利用超声波保护环境卫生

　　影响环境卫生对其进行填埋会占用大量土地，渗滤液会严重污染地下水而污泥焚烧的费用比较昂贵，污泥问题将成为今后城市一大环境问题。超声波预处理作为一种新型技术，可以较好地破坏污泥絮状物结构，提高脱水率，缩短厌氧发酵时间，因此引起广泛的兴趣闺，此外还具有反应条件温和，操作简单等优点。在对含铬污泥的研究中我们发现短时间超声波处理可以很好的提高污泥沉降性能并改善污泥脱水性能。因此，在本文中采用这一新型技术对一次污泥进行预处理，以期改善其沉降与脱水性能，利于后续处理处置。污泥沉降比，简写为取污泥放入量筒中，记录自由沉降过程中所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率，以表示。上清液有机物化学需氧量简称滴定法挥发性脂肪酸简称滴定法实验方法取定量污泥于反应器中，加超声一定时间后，取出部分，置于量筒中测，部分离心后测滤饼含水率，。结果与分析表列出了原污泥的基本性质。

　　表原污泥基本参数污泥类型含水率值污泥的悬浮污泥的可挥发性固体浓度悬浮固体浓度一次污泥了名材料与方法实验仪器槽式超声波反应器，自制。污泥来源取自深圳某污水厂一级强化处理沉淀池。分析方法比阻抗比阻抗是表征污泥过滤脱水性能的重要指标，以表示粘度粘度计超声处理时间的影响图是不同超声时间处理下污泥的小时变化图，沉降速率与时间基本呈对数关系。原污泥沉降方程式为一，方程斜率即为污泥沉降速率，共后污泥为。加入超声作用后，污泥沉降速率得到提高，污泥沉降性好的超声处理时间为，其沉降方程式为岁一二，通过方程可得污泥沉降速率是原污泥的倍。后终污泥为，比未处理污泥小。

　　随着超声处理时间的延长，污泥沉降性能逐渐下降甚至恶化。沉降速率变快，可以缩短重力沉降时间，减小占地面积沉降性能变好，使得相同沉降时间内污泥体积更小，固含量提高，甚至可以用长时间重力沉降来代替传统的机械脱水。图是一次污泥不同超声处理时间后滤饼含水率变化图。水率基本降低，低滤饼含水率出现在超声时间为时，含水率从降到了。这说明超声时间较短有利于提高污泥的脱水性能，时间过长则会恶化脱水性能，可能因为超声波对凝聚有促进作用。超声波对污泥的一些作用，如局部发热、扰动和空化，能够使污泥中生物细胞破壁，并加速固液分离过程，改善污泥脱水性能。但是长时间的超声辐射，输入的总声能过大，会使污泥絮体的颗粒粒径达到十几个微米的级别，污泥比表面积增大，水紧密地吸附在颗粒的表面，脱水性能反而下降。

　　长时间的超声作用后，絮状物可能被打碎成小的颗粒，在过滤时堵住滤饼而增加过虑阻力，颗粒之间重新形成较大作用力，比阻值与粘度值逐渐增大。比阻抗越大，其脱水性能越差，污泥图是一次污泥不同超声处理时间后上清比阻抗越小，脱水性能就越好而粘度值的外液和变化图。在以内随超声波强化一次污泥沉降与脱水性能的研究着超声时间的增加而缓慢增加。但是可能由于超声时间较短，这种的增大趋势并不明显。与基本上有类似趋势。在超声时有所增长。由于实验中应用的超声时间短、强度低，因此实验中可能出现污泥絮凝物分解而不是细胞的破坏。如果是这样，这表示超声波可以使污泥中的有机物从固相转移到液相，这种作用在一定范围内与时间成正比。而的逐渐增大往往伴随着污泥脱水性能的下降。当超声声密度为和时，污泥沉降性能较好，后终污泥沉降比为，比原污泥减小。终污泥沉降比的减小，可以使污泥在足够时间内依靠重力沉降，这甚至可以取消机械脱水。这可能是因为适当强度的超声波可以改变污泥的团聚性能，使其更容易脱水。投加絮凝剂后污泥脱水性能的变化图是投加絮凝剂后污泥变化图。从图中可以看出，单独投加絮凝剂队后，污泥沉降速率明显提高，当絮凝剂投加量为时沉降速率快，但是随着絮凝剂投加量的增加，污泥沉降速率逐渐下降。

　　这可以用结构瓦解理论，来解释污泥中含有一种像凝胶一样的生物抵触结构限制水的移动从而导致较差的脱水性能。聚合电解质的加入可以使这种结构倒塌变成聚合物的表面，这样就释放出了内部水，因此污泥沉降性能有所改善。当絮凝剂投加量为时，终污泥体积为，而加入超声作用后，终污泥体积减小为絮凝剂投加量为时，图和图中终污泥体积分别为和絮凝剂投加量为时，图和图中终污泥体积分别为和，加超声后污泥沉降性能有所下降，说明已经达到饱和。相同絮凝剂剂量下，加入的超声波作用可以使污泥沉降速率更快。而由于脱水过程中，超声波与絮凝剂所起的作用一致，因此，超声波和絮凝剂的联合作用使得絮凝剂的过饱和浓度降低，当絮凝剂投加量为时，沉降比单独超声时还差。

　　沉降性能好的絮凝剂用量为，超声后，沉降性能好的絮凝剂用量为，且后污泥体积为，比单独投加低，这就说明超声波与絮凝剂的联用可以提高污泥的沉降性能，同时减小絮凝剂的用量一半以上。目前市场上絮凝剂可以卖到万元吨，过量的聚丙烯酞胺长时间后会分解出单体丙稀酞胺，而这种单体是有毒的也是难生物降解的。减少絮凝剂用量就大大降低了成本，有效避免了有毒物质的产生。图为投加絮凝剂后一次污泥粘度变化图。投加絮凝剂后，污泥粘度值先下降然后逐渐上升，当絮凝剂的量为住时，污泥粘度值下降到低点二，比原污泥降低，随后粘度值随絮凝剂量的增加而增大。

　　这充分说明了絮凝剂投加量为时污泥脱水性能好，随着投加量的增大，污泥脱水性能变差。这可能是由于残留的絮凝剂导致了脱水性能下降。如训一人魂斗一少汉叭图投加絮凝剂后一次污泥粘度变化图声密度为，超声处理后加入絮凝剂，污泥粘度值继续降低。絮凝剂的量为时，单独投加絮凝剂后粘度值为，而加入超声作用后粘度值为，减小了絮凝剂的量为时，污泥粘度值低，从絮凝剂单独作用的降到超声波和絮凝剂联合作用的，减小了。单独投加絮凝剂时佳投加量为。

　　污泥的粘度，提高其脱水性能，还可以减小絮凝剂用量的一半以上，这与上面的结论是一致的。结论对于一次污泥，短时间的超声波处理可以改善污泥的脱水和沉降性能。一次污泥超声后滤饼含水率可以降低，超声时粘度和比阻值小，分别降低，和超声的污泥沉降速率是原污泥的倍。加入超声波作用可以使相同絮凝剂投超声波强化一次污泥沉降与脱水性能的研究加量条件下减小污泥滤饼含水率。

　　单独投加剂量为时，终污泥沉降比为，而加入超声作用后，终污泥沉降比为，比未加入超声作用减小了。超声波与絮凝剂联用可以提高污泥沉降速率，达到相同沉降速率可以减小絮凝剂用量一半以上。粘度值也同样证明了超声波和絮凝剂联用可以改善污泥脱水性能，且达到相同脱水性能条件下，超声波的加入可以减小絮凝剂的用量。合成孔径声纳是一种新型高分辨率水下成像声纳，其原理是利用小孔径基阵的移动来获得方位向上的大合成孔径，以获得方位向的高分辨力，故此方位分辨力理论上与工作频率和探测距离无关，从而可以用较低的频率实现高分辨成像。在国家计划海洋监测技术主题的支持下，我国从几年前开始进行合成孔径声纳系统性研究，研究工作由中科院声学研究所主持、中船重工集团所参加。