超声波污水处理的方法篇1

[关键词]含油污泥调质机械分离超声波脱稳综合处理技术

中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）44-0054-01

含油污泥是油田开发和储运过程中产生的油泥、油砂，具有产量大、含油量高、综合利用方式少、处理难度大等特点，含油污泥得不到及时处理，将会对生产区域和周边环境造成不同程度的影响。因此，采用综合的处理技术，对含油污泥无害化、减量化、资源化处理将成为污泥处理技术发展的必然趋势。

1、含油污泥的特点及危害：

1.1含油污泥的来源及特点

原油开采、油气集输和污水处理等过程中会产生大量的含油污泥，主要来自两方面：一是原油从地层采收到地面过程中，在各类容器、大罐和回收水池等地面设施中淤积，定期清理产生的含油污泥，二是油水井作业、集输管道穿孔和不法分子盗油产生的含油污泥。

油田含油污泥的组成成分复杂，属于多相体系，一般由水包油、油包水以及悬浮固体杂质组成，是一种稳定的悬浮乳状液体系，污泥中胶质、沥青质等成分多，与大量残余药剂结合稳定，与固体颗粒吸附后，形成稳定的胶体，增大了回收处理的难度。

1.2含油污泥危害

含油污泥是油田开发和储运过程中产生的主要污染物之一，含油污泥得不到及时处理将给油田生产和周围环境带来巨大危害。一是含油污泥中的油气挥发，使生产区域内空气质量存在总烃浓度超标的现象，二是散落和堆放的含油污泥会污染地表水，使水中COD、BOD和石油类超标，三是部分污泥在脱水和污水处理系统中循环，影响脱水和污水处理工况，致使污水注入压力愈来愈大，造成较大能量损耗等等。

2、国内外含油污泥处理技术现状

国外对含油污泥治理技术研究较早，尤其是美国、加拿大、丹麦、荷兰等国家，工艺技术比较成熟。国内各油田正在尝试应用多种技术对含油污泥进行无害化处理，但没有形成经济有效的配套技术。据调查，国内外处理含油污泥的工艺主要有调质-机械脱水工艺、高温裂解工艺、溶剂萃取处理工艺、生物处理工艺等。

2.1含油污泥调质-机械分离技术

浓缩、化学调节（即调质）、脱水是含油污泥处理系统必不可少的三个环节。高含水的含油污泥不能直接进行机械脱水操作，必须先进行调质；通过调质-机械分离，使含油污泥实现油-水-泥的三相分离。污泥脱水过程实际上是污泥的悬浮粒子群和水的相对运动，而污泥的调质则是通过一定手段调整固体粒子群的性状和排列状态，使之适合不同脱水条件的预处理操作。

2.2高温裂解工艺

高温裂解技术是指含油污泥在绝氧的条件下加热到一定温度（一般为450℃左右，甚至更高），使烃类物质在复杂的水合和裂化反应中分离出来，并冷凝回收。该工艺对含油污泥处理的比较彻底，处理后的高温污泥含油减少到0.01%（100mg/kg），可以直接填埋或抛洒。该工艺的主要优点是对污泥中的油回收率较高，处理后的污泥可以达到直接填埋的要求，缺点是热消耗大，投资较高。

2.3溶剂萃取处理工艺

溶剂萃取作为一种用以除去污泥所夹带的油和其他有机物的单元操作技术而被广泛研究，溶剂包括丙烷三乙胺、重整油和临界液态CO2等。油类从污泥中被溶剂抽提出来后，通过蒸馏再把溶剂从混合物中分离出来循环使用。经萃取后大多泥渣都能达到BDAT（美国环保局按指定的最佳示范有效技术的处理标准）要求，回收油则用于回炼。

2.4生物处理工艺

目前，生物处理是比较有效的一种含油污泥处理技术，也是今后发展的方向之一。生物处理的主要原理是微生物利用石油烃类作为碳源进行同化降解，使其最终完全矿化，转变为无害的无机物质（CO2和H2O）的过程。

生物处理技术操作方便，作用持久，无二次污染，处理成本低，已在国外得到广泛的商业化应用，并将成为未来含油污泥无害化处理的主要方式。但目前仍存在着选择合适的菌种困难，处理周期长，对环烷烃、芳烃、杂环类处理效果差，对高含油污泥难适应等问题。

2.5固化燃烧工艺

固化燃烧工艺是用固化剂将含油污泥进行固化后，与燃煤按一定比例进行混合，作为锅炉燃料燃烧。燃烧后的废渣用于建材原料，废气经锅炉除尘系统处理后的达标排放。其优点是投资低处理比较彻底，泥中的油全部转化为热能，得到有效利用。缺点是固化、混合过程中劳动力强度大。

3、含油污泥综合处理技术

含油污泥的处理工艺多种多样，各有所长，仅靠单一的处理工艺和技术很难满足环保要求。因此，将各种工艺有机结合，取长补短，是实现含油污泥彻底无害化的发展方向。从目前看，以离心分离技术为核心，多种预处理和后续处理技术相结合的工艺即“超声波脱稳调质机械分离污泥固化”工艺经济可行。

3.1综合处理技术工艺流程：

首先将回收水池污水及含油污泥打入初级加热池，当泥浆加热到35℃时，经螺杆泵打入加热混合池继续均匀加热至50℃。再经螺杆泵打入超声波脱稳池，池内的超声波换能器发出超声波对油泥进行振荡粉碎处理，并在池底安装曝气装置使油泥和水均匀混合，提高脱稳效果更好。在脱稳过程中，上部的浮油被送入储油罐。经脱稳的油泥打入调质加热池继续加热至70℃，搅拌均匀后进入离心机进行固液分离。从离心机排出的浓缩污泥进入固化装置处理，分离出的油进入储油罐，油和水进入站内污水处理系统，从而完成油、水、泥砂的三相分离。

工艺流程示意图：

经过综合工艺处理后污泥中油含量≤2%，达到大庆含油污泥处理标准，用于铺路和垫井场；处理后水中油含量≤20mg/L，悬浮固体含量≤20mg/L，提高污水处理系统运行效果。

3.2综合处理工艺应用的关键技术：

3.2.1调质-机械分离技术

此技术主要包括调质技术和机械脱水技术两部分。

调质技术：通过适量投加表面活性剂、稀释剂（葵烷）、电解质（NaCl溶液）或者破乳剂（阴离子或非离子）、润湿剂（可增加固体颗粒表面和水的亲合力）和pH值调节剂等，辅以加热减粘等手段。它是机械脱水的预处理。

机械脱水技术：采用卧式螺旋卸料沉降离心机，转鼓与输料螺旋以一定的差速高速旋转，含油污泥由进料管连续引入螺旋推料器内筒，加速后进入转鼓，在离心力场作用下，较重的泥沉积在转鼓壁上形成沉渣层。输料螺旋推进器将沉积的泥连续不断的推至转鼓锥端，经干燥区脱水后由排渣口排出至机外，较轻的液相将形成内层液环，由转鼓溢流口连续流出转鼓，经出液口流出机外。本机能在全速运转下，连续完成进料、沉降、分离、脱水和卸料等工序。具有结构紧凑、连续工作、运行平稳、对分离的物料适应性强、生产能力大、维修方便等特点。

3.2.2超声波脱稳技术

超声波处理的主要原理是超声波发生器产生的高频震荡信号由超声波换能器转换成高频机械震荡波传播到介质（含油污泥溶液）中，超声波在含油污泥溶液中疏密相间地向前辐射，使液体流动而产生数以万计的小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长、而在正压区迅速闭合。在这种被称为“空化效应”的过程中，气泡瞬间闭合，可形成超过1000个大气压的高压，就像“小爆炸”连续不断地冲击污泥的表面，使污泥表面上的油迅速剥落，从而达到迅速分离油泥的目的。

4、结论与认识

4.1含油污泥的处理工艺多种多样，各有所长，仅靠单一的处理工艺和技术很难满足环保要求。从目前看，以离心分离技术为核心，多种预处理和后续处理技术相结合的综合处理工艺经济可行。

超声波污水处理的方法篇2

关键词：烟气连续监测系统；SO2/O2/NOX；火力发电

中图分类号：X83文献标识码：A

火力发电厂一直是大气污染中的重要污染源之一，火电厂是空气中二氧化硫的主要排放源，早在20世纪70年代，一些发达国家就开始对烟气排放的二氧化硫、氮氧化物进行监测。我国在这方面还比较落后，监测系统形成的也较晚，现在由于大气污染严重，人们已经开始对环境加以关注，各火电厂的烟气排放都具有严格的标准，烟尘分析成为排放的一个主要指标。烟气连续监测系统（简称CEMS）是为烟气排放污染物连续监测而专门设计的在线监测系统。

1系统构成

烟气连续监测系统由SO2/O2/NOX分析仪、烟尘仪、流量计、压力变送器、湿度/湿度计及数据处理单元（DAS）组成。

1.1气态污染物监测系统

气态污染物监测系统有3种设计方法：直接抽取法、稀释取样法和现场安装型。

1.1.1直接测量取样法

直接测量取样法操作简单，方便，经济性强，主要是采用差分吸收法进行测量，即把部件安装在烟道中，将一束光直接照射在烟道气体中，利用分子的吸收光谱测量若干波长上的吸收系数，根据这些波长上分子吸收系数的差来确定吸收分子的含量，具有较强的抗干扰性。但由于这种方法主要是在烟道中进行，所以仪器在如此恶劣的环境下寿命就很难维持长久，维修起来也有诸多的不便，同时差分吸收无法实现在线校准，测量精度低，难以长期连续工作。

1.1.2稀释取样法

稀释法通过采用临界孔技术保证稀释比。所谓临界孔是指当临界孔两端的压力比达到0.53以上时，流体经过临界孔的流速被限制在声速，因此流体流过临界孔的流量是恒定值，很容易保证稀释气的压力恒定，即稀释气的流速亦是一个恒定值，所以样气的稀释比是一个恒定值。

1.1.3直接抽取法（加热管线法）

直接抽取法是通过加热管对抽取的已除尘的烟气进行保温，保持烟气不结露，经细除尘干燥装置冷凝除湿预处理装置后再送至分析仪。直接抽取法由于存在脱水过程，对烟气中浓度较低且易溶于水的HCl、NH3、H3S等成分无法测量，因此不能用于垃圾焚烧发电厂的烟气监测中。若将高温高湿的烟气送入仪器中进行分析，则对分析仪的要求很高，整套系统价格昂贵，多应用于多成分、低浓度、易溶于水的气态污染物测量。

1.2烟尘测定仪

在线烟尘监测仪最多采用的是光学方法，其原理分浊度法测量和激光散射法测量两种。浊度法因其技术成熟性和经济性是目前国内使用较普遍的一种进行在线烟尘监测的方法，浊度法（透射法，对穿法）是指光通过含有烟尘的烟气时，光强因烟尘的吸收和散射作用而减弱，通过测定光束通过烟气前后的光强比值来定量烟尘浓度。相对于浊度法的优点来讲，其在安装时需要双端同时进行，且维修时有许多的不便，在两端还需要洁净的空气来进行保护，因此浊度法的这些缺点也是在使用中必须考虑的因素。

1.3气体流速仪

气体流速测量有3种方法：热差法、压差法和超声波方法。

1.3.1热差法是指烟气通过热传感器时，带走的热量与烟气流速和热传感器的电阻阻值变化成比例，通过测量热传感器的电阻阻值变化可求得烟气流速，热传感法适宜于便携式测量。

1.3.2压差法利用压差传感器、皮托管等测出烟气的动压和静压，动压和静压与被测烟气流速成一定的比例关系，从而可定量烟气流速。皮托管差压法为常用方法，但皮托管差压法使用在测量带有大量石膏浆液颗粒的烟气时容易发生取样管堵塞，需加强反吹和疏通。

1.3.3超声波法通过超声波顺着烟气流向和逆着烟气流向通过已知距离的两个点时，其传输时间不同，连续测定传输时间差可实现烟气流速的连续监测。采用超声波方法进行气体流速测量效果最好。FLOWSIC100UHASSTi超声波型流量计，测量过程为非接触式，具有较高的测量精度，并可以进行烟气的温度测量。两套超声波的发射器/接收器成直线安装在烟道中，与烟气流向成一定的夹角a，声波的传输时间随气体的流向变化：在与气流方向相同的方向上，传播时间Tv被缩短；在与气流方向相反方向上，传播时间Tr被延长。声波的传输时间随气体的流向变化；气体流速计算公式为：

设烟道横截面积为A，烟气体积流量为：

Q=3600×Vm×A

其中：Vm--测定烟道断面的烟气平均流速；

L--超声波在烟道中的传播路径；

a--烟道中心线与超声波的传播路径的夹角；

Tv--声波顺气流方向在烟道中的传播时间；

Tr--声波逆气流方向在烟道中的传播时间。

FLOWSIC100UHASSTi超声波型流量计是通过测量超声波在烟气中顺流和逆流行进的时间差来计算烟气流速，与环境温度、压力及气体的具体成分没有关系，测量精度高。而且，测量所得的是烟道横截面的平均流速，代表性很强。超声波发送器用钛制造，探头用SS316制造，耐腐蚀性很好。系统不需要进行反吹，操作简单。

1.4湿度测量

湿度测量采用的是一种高温应用的湿度传感器HMP235，该系列湿度连续监测仪采用电容型传感器，湿度变化引起电容解质介电常数的变化，因而使电容量发生变化，通过测量电容就可以测量湿度。芬兰VAISALA公司生产的HMP235A型高温电容法湿度计，有温度校准，精度高，但考虑到电厂的工况稳定，烟气含水量变化不大，采用短时测量取平均值输入做湿度校准计算。这样可以防止湿度计的意外损坏，延长仪器使用寿命。

1.5数据采集系统

系统采用SMC-900型数据采集系统。该采集系统是以数据采集/控制仪为基础建立的，它是以工控机为主体设计的，具有强大的硬件和软件功能。软件主要功能有：使用含氧量计算折算浓度、使用湿度计算干气浓度、使用温度，压力计算标态浓度、计算总排放量、形成实时报表、自动生成日报表，月报表，年报表、记录故障事件、故障报警、声，光、缺失数据的处理、记录校准报告、通过数据通讯终端向上位机传送数据和报表，数据处理和表格形式符合HJ/T76-2001的规定。对气体分析系统的反吹，校准进行控制。对探头堵塞，加热输气管温度，气体湿度进行连锁控制。显示CEMS的流程图，帮助运行维护人员了解系统运行情形。形成趋势图，棒图、实现无线通信等。

结语

CEMS烟气连续监测系统已在火力发电厂中得到广泛应用，在线监测电力生产过程中产生污染气体的固定排放源以及烟气脱硫、脱硝系统的控制和监测，有利于运行人员及时调整监控脱硫、脱硝、除尘等环保设施的运行状态，加强达标排放管理，为环保部门的监督提供了科学先进的检测手段，这对于排放点的有效监测与管理有着积极而重要的意义。

参考文献

超声波污水处理的方法篇3

摘要利用超声波来降解大分子物质,是近几年来国内外研究者关注的热点领域之一。对超声波降解大分子物质的原理及研究现状进行综述,并展望了超声降解的发展前景。

关键词大分子;超声波;降解;研究进展

abstracttheapplicationofultrasoundtothedegradationofmacromolecularsubstancesisahotdomain,whichhasattractedmuchattentioninrecentyears.inthisarticle,thetheoryandthecurrentsituationoftheultrasonicdegradationofmacromolecularsubstancesweresummarized,andtheprospectsoftheultrasonicdegradationwerealsogiven.

keywordsmacromolecule;ultrasound;degradation;researchprogress

大分子物质降解的方法有物理降解法、化学降解法和酶解法。其中,化学降解法简单易行,但降解产物分子量均一性差,需进一步分离纯化,而且在降解的过程中容易对物质本身和环境造成污染。酶解法可以定向控制降解产物分子量的大小,对环境无污染,但专一性的酶价格昂贵且不易获取。物理降解法是一种绿色高效的降解方法,操作简单,无污染,可控性好。目前研究最多的物理降解法有微波法、辐射法和超声波法。超声降解法因具有节省能源和时间、简化操作步骤、减少有机溶剂污染、降低副产物等优点,表现出良好的应用前景。

1超声波降解大分子物质的机理

超声波与声波一样,是物质介质中的一种弹性机械波,其频率范围为2×104～2×109hz。超声波被认为是激发反应和强化过程的有效手段,使用特征超声场可以提高许多反应过程的反应率及选择性,如超声浸提、超声起晶及超声除垢等技术已广泛应用于生产实际。近年来,超声波作为聚合物降解新技术引起了相关学者的注意,研究表明,通过超声波处理可以在保持聚合物原有化学特性的同时使聚合物的原有分子量降低[1-2]。超声降解的机理,目前认为超声降解主要是机械性断键作用以及自由基氧化还原反应。超声波的机械性断键作用是由于物质的质点在超声波中具有极高的运动加速度,产生激烈而快速变化的机械运动,分子在介质中随着波动的高速振动及剪切力的作用而降解;水溶液在超声波作用下产生空化效应而导致自由基的产生,进而启动氧化还原反应,对大分子底物进行解聚[3]。

2超声波降解的研究现状

2.1有机污染物的降解

现代工业的快速发展和城市化的加速,导致水体的污染和水资源的短缺,这已成为世界各国普遍存在的问题。控制水体污染,降解污水中的有毒有害成分以减少对自然水域和城市地下水源的污染,提高非饮用水的重复利用率,关键在于水处理技术方法的研究。一般的工业和生活污水可以通过传统的水处理技术和工艺得到适当处理,而对于难降解的有机污染物废水的处理,使其达到完全无害化,不产生二次污染,已成为当前主要研究目标。超声波处理作为一种绿色高效降解有机污染物的方法,已引起人们的广泛关注。

超声波降解水中有机物的机理主要是声空化机理。当一定强度的超声波通过水溶液时,液体中的微小气泡在声波负压半周期迅速增大,在相继而来的声波正压周期中又被压缩而崩溃,崩溃的瞬时产生高温高压,同时伴有冲击波和射流现象,为化学反应提供了一个极端的物理环境。在这一环境下,空化泡内的有机物发生高温热解,水分子反应生成极其活泼的-oh和h2o2,而-oh可以与空化泡界面甚至溶液中的有机物反应,同时产生超临界水,为有机物降解提供有利的条件[4]。

kobayashi等[5]的研究表明,超声波在处理聚苯乙烯的过程中可以起到“双向调控”的作用,若适当调整操作参数,既可促进小分子聚苯乙烯的聚合,亦可降解大分子聚苯乙烯。taghizadeh等[6]研究不同浓度聚乙烯醇水溶液的超声降解,发现随着溶液浓度的增加,聚合物降解的速率降低,建立用粘度等数据拟合的简单动力学模型,解释了实验最佳方式的结果,得出粘度是一个监测解决聚合物降解的实际做法。vijayalakshmi等[7]研究不同初始分子量的聚氧乙烯和聚丙烯酰胺的水溶液和非水溶的聚丙烯酸丁酯和聚丙烯酸甲酯的甲苯溶液在30℃下的超声降解。结果表明,降解速率常数与初始分子量的大小有关,在超声降解过程中溶剂的蒸汽压是主要角色,而不是聚合物与溶剂的相互作用。

2.2多糖的降解

糖类是自然界最多的有机化合物,多糖是重要的生物高分子化合物,几乎存在于所有有机体中并参与其生命的全部过程,其生物功能越来越引起学术界的重视,多糖具有抗肿瘤、提高免疫力、降血糖、抗衰老等作用[8-9],越来越多的植物多糖和微生物多糖被开发成为具有保健功能的食品或药品[10]。多糖具有极为复杂的“连接方式或异构体”和“分枝形式”,蕴藏着结构的多样性,即使只有一种单糖组成的糖类聚合物,分子量的差别也会体现出空间结构的差异和生物特性的不同。多糖具有分子量大、水溶性差、不利于生物吸收入体内发挥生物活性、直接注入体内也有较大毒性等特点。多糖构效关系的研究表明,多糖分子量大小与其抗肿瘤活性、抗血栓活性、刺激植物生长的作用之间有显著的相关性,而且只有在一定的分子量范围内才有较高的活性。多糖类药物的分子量分布问题已开始引起重视[11]。

超声波对多糖大分子物质的降解也成为近期的一个研究热点[12-17]。当声波在媒介中传播时,媒质分子间的平均距离增大,超过极限距离后,破坏液体结构的完整性,造成空穴。这些空穴破碎时会产生局部性的高压和剧烈的温度变化,该效应称之为空化效应。空化效应产生的机械性断键作用以及自由基的氧化还原反应被认为是超声波降解大分子物质的主要机理[12]。

czechowska-biskup等[17]对淀粉进行超声处理使得淀粉分子量减小,降解反应伴随副反应,导致羰基的生成。machova[18]对超声处理真菌多糖的研究表明,超声可降低分子量,随着时间的延长,数均分子量和重均分子量的比值减小,体系均匀度增大。任瑞等[19]用脉冲超声降解香菇多糖,通过单因素试验考察超声功率、多糖浓度及体系温度对降解过程中溶液特性粘度变化的影响,并研究降解前后香菇多糖的体外抗氧化活性的变化。发现超声功率的增大及体系温度的增加均有利于香菇多糖超声降解作用增强。在抗氧化活性方面,降解后的香菇多糖(ud-lnt)较未降解的香菇多糖(lnt)在清除超氧负离子和羟基自由基上有一定的提高。黄永春等[20]研究超声波对魔芋葡甘聚糖的降解作用,考察了超声功率、超声时间、降解温度、魔芋葡甘聚糖浓度等对降解的影响,结果表明,超声波对魔芋葡甘聚糖有明显的降解作用,降解的最适条件为超声功率100～150w、超声时间120～150min、降解温度45℃、魔芋葡甘聚糖浓度0.8～1.0g/ml。刘石生等[21]研究超声波对壳聚糖降解作用的主要机制,证明空化作用是其主要作用机制;对其降解反应类型的分析表明,反应属于高斯降解类型;红外吸收和x射线衍射结果表明,降解时1-4苷键发生断裂,降解前后晶态没有变化。

2.3其他大分子物质的降解

gr??nroos等[22]对羧甲基纤维素(cmc)超声降解的研究表明,超声降解的速度取决于cmc的初始粘度、初始分子量的大小及物料的初始浓度,初始浓度越大,初始分子量越大,聚合物的浓度越大,则降解速率也就越快。

desai等[23]研究不同条件下超声波对低密度聚乙烯的邻二氯苯溶液的降解作用,考察的因素包括浓度、温度、体积,结果表明,浓度降低,体积减小,温度降低,超声降解速率增加,而且大范围的降解发生在超声辐照的初期,想要持续的超声波发生作用,就需要流动的底物。限制性粘度也取决于溶液的浓度和体积,同样也会影响空化的强度。

2.4超声作为降解的辅助措施

超声波不仅可以作为降解的主要手段,也可以作为辅助条件来促进其他方法对物质的降解。

张峰等[24]讨论了一种在超声波条件下用h2o2降解壳聚糖的方法,发现在超声波条件下,h2o2降解壳聚糖的反应能在较低温度进行,降解反应速度提高近3倍,且产物白度令人满意。

黄永春等[25]研究超声波条件下α-淀粉酶对壳聚糖的降解情况,结果表明,超声功率为30w时,超声波能促进α-淀粉酶对壳聚糖的降解作用,并且超声波并未改变α-淀粉酶对壳聚糖作用的最适ph值和最适温度。超声波促进α-淀粉酶降解壳聚糖的机理可能是超声使溶液体系产生高频振荡作用,使酶和底物的接触频率大大增加,同时产物的释放也加快,从而使降解速度加快。

3前景展望

大分子物质的降解已经成为近期研究的热点,如何控制降解得到物质的分子量大小,成为大分子物质降解的难点。传统的降解方法降解物质比较随机,难以得到比较纯的物质,给分离纯化带来困难。近期研究最多的新型方法则是物理场辅助传统方法,降解速率快,操作简单,控制其影响因素则可以控制降解分子量的范围,预计物理降解将成为以后大分子物质降解的趋势。而超声降解作为一种简单的物理降解方法,则更显示了其优越性。如何通过控制超声波的条件来控制其降解程度,将成为以后研究的热点。

4参考文献

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超声波污水处理的方法篇4

[关键词]超声波；紫外线；中水处理；杀菌

中图分类号：X703.5文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）17-0305-02

引言

由于投加氯系杀菌剂引起输送管道腐蚀严重，同时后续应用造成极大的隐患，中水水质得不到改善。因此，利用物理杀菌结合化学方法控制微生物、结垢和腐蚀的同时抑制细菌增长的研究便开展起来并取得了可喜成果。

超声波具有强烈物理学和生物学作用，其空化作用可以显著增加紫外线透射率、增加水体的扰动、分解水体所含各种微粒、增加水体所含微粒的滚动，从而使紫外线照射水体的相对剂量增大。将超声波引入紫外线杀菌装置，可使细菌含量减少，达到石油化工中水水质标准，注入循环水系统运行正常，减少了生产成本，提高系统寿命的同时对保护环境发挥了重要作用。

1化工污水回用中水水质特点

某石化企业中水回用水量14400吨/日，由于中水细菌含量不稳定，注入循环水系统中造成水质问题，长期困扰企业节水减排工作。2013年流失水量高达85%，中水达标率平均只有58.5%。水质不达标导致设备及管道严重腐蚀、结垢，造成很大的经济损失。安装超声波紫外杀菌器后细菌总数合格率达到98.6%。

1.1污水回用处理后水质

1.2中水回用系统的腐蚀特点

高温环境有利细菌繁殖，细菌大量存在是产生腐蚀结垢的主要原因，另外溶解氧作为催化剂的存在是进一步加快腐蚀速度的原因。

2紫外线杀菌在污水处理中应用

2.1紫外线杀菌生物特性

微生物细胞中的核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）吸收光谱的范围在240～280nm，对波长255～260nm的紫外线有最大吸收能力。紫外线杀菌灯所产生的光波的波长恰好在此范围内，因此利用紫外线可以有效地达到杀菌的目的。紫外光被微生物的核酸所吸收，一方面可使核酸突变阻碍其复制、转录，封锁蛋白质的合成，另一方面产生自由基，可引起光电离，从而导致细胞死亡，由此达到高效能杀菌。

2.2中水水质对紫外线杀菌效果影响分析

透光率和辐射剂量是衡量紫外线杀菌效果的主要指标，石化行业回用中水水质比较特殊，其中油类、硫化物、悬浮物对紫外线有较强的干扰和吸收作用，射线量也相对减少，并有遮蔽紫外线保护细菌的特点。即便经过滤膜过滤也很难使水的紫外线透光率大幅度提高。水中的杂质容易粘附在紫外线灯石英防水保护套管外，形成污染，遮蔽紫外线，显著降低紫外线透射率。

3超声波工作原理

超声波换能器将脉冲电信号转换成相应的机械振动，产生定向传播纵波，各质点形成稠密与稀蔬相间的交变波形，分子间原有的吸引力被破坏而下降。超声波传播速度随着介质的变化而产生速度差，从而在界面上形成剪切应力，导致垢晶体与管壁间结合力减弱，因此可以将容器的内表面彻底清洗。对液体施足够功率的超声波时，产生空化现象，空化气泡数可达50x103/s，局部增压峰值可达数百甚至上千大气压。

在水溶液里，由于超声波的作用，能产生过氧化氢自由基，具有杀菌能力。没有运用超声波处理的垢其微观形貌呈细小的颗粒和棒状的结晶状态，并紧密交织在一起。而经过超声波对微生物破坏，强烈的震荡使得细胞彻底破坏。同时，微生物细胞液受高频声波作用时，其中溶解的气体变为小气泡，小气泡的冲击可使细胞破裂，因此，超声波对微生物有杀灭效应。

4超声波结合紫外线杀菌器方式

4.1超声波应用于紫外线杀菌器的作用

超声波紫外线杀菌器由紫外线杀菌器、超声波换能器、控制柜等组成。

超声波换能头在容器上形成的剪切应力导致杂质与管壁间结合力减弱，能够阻止或逐步清除杂质微粒附着在管壁和容器内壁上，达到动态清洗的目的。通过超声波换能器进行污水空化处理，清洁紫外线石英套管，使得紫外线有效剂量增加，从而提高杀菌效果。另外，由超声波所激发的微水流对杂质微粒也有显著的清除作用。

4.2超声波紫外线杀菌器应用

按照600m3/小时水量设计，超声频率控制在28KHzT，功率2kw，紫外灯接触停留时间4.25秒，紫外剂量80mJ/cm3，经过现场测试可去除99.9%的还原菌。

超声波的振动清洗、剪切和空化作用可以动态清洗石英套管表面，提高紫外线透射率，使水体有效照射剂量明显增加。同时通过对水体的扰动，分解水体中所含各种微粒，增加水体所含微粒的滚动，从而使紫外线照射水体的相对剂量增大，杀菌率明显提高，杀菌效果稳定，水质达标率98.6%以上。

5结论

通过超声波的振动剪切和空化作用可以分别实现对石英防水套管的动态清洗、分割破碎及产生大量空化气泡，提高紫外线透射率和杀菌率，并且不产生任何二次污染。超声频率控制在28KHzT，功率达到2kw，紫外线辐射剂量80，000μWs/cm2可去除99.9%的还原菌。采用紫外线杀菌技术与超声波技术相结合，实现了高效杀菌，中水达标率由58.5%提高到98.6%以上。

参考文献

[1]郑永哲，王江，于学良等，超声波协同紫外线提高污水处理杀菌效果，石油仪器，2008，22（5）.

超声波污水处理的方法篇5

关键词：超声波；强化传热；防垢；除垢

1引言

换热器是工业生产中广泛使用的热力设备。通常换热设备在运行一段时间之后都会出现结垢的现象，即在固体表面上逐渐积聚起来一层固态或软泥状物质，通常是以混合物的形态存在。污垢极大地增加了传热热阻，使传热效率降低，严重影响了换热设备的传热过程，甚至使设备不能正常运行，缩短了设备的使用寿命，造成巨大的能源浪费和经济损失，一直是传热方面亟待解决的问题。因此对换热设备采取合适的技术措施进行防垢除垢，从根本上解决结垢问题，对企业的生产、经济效益和环境保护等都有重要意义。

2换热设备常用防除垢方法

目前企业中较为常用的换热设备防除垢方法主要有机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法。

机械清洗法是采用人工清洗工具或专用工具设备对换热器表面进行清理。该方法可除掉化学清洗不能除去的碳化污垢和硬质垢，并且对钢材损耗小，但对于换热面的死角清洗不到，而且该方法需离线停车清垢，影响生产，清洗用时长，所需费用高。

化学清洗法是利用化学洗剂使换热面上的污垢脱离，可在线清洗，劳动强度小，但容易对设备造成腐蚀；清洗结束后还需对废液进行处理，否则直接排放会污染环境。

超声波清洗法利用了脉冲弹性波能量首先在金属中传播的原理。超声波因具有方向性好、穿透力强、在固体或液体中传播衰减小等优点，将其应用于换热设备不仅能减缓换热设备表面污垢颗粒的沉积速度，而且还能够有效地除掉已经形成的污垢。该方法既不会污染环境和浪费资源，也不会对设备造成损伤，对工作人员也不会造成任何有害影响。与此同时，它可清除的污垢种类广泛、除垢速度快、耗水量少、自动化程度高、工作性能可靠，还能连续在线工作。超声波防除垢技术从根本上防止或清除污垢的沉积，实现了实时动态防除垢的效果，并且能够起到一定的强化传热的作用，表现出巨大的优越性。

3超声波防垢除垢技术

3.1超声波防垢除垢机理

超声波是一种频率大于20kHz的声波，方向性好、穿透力强，易于获得较集中的声能。超声波在线防垢除垢技术，就是通过超声波强声场在管、板壁和介质接触界面间产生效应，破坏污垢的形成和附着条件来实现防垢、除垢的。

超声波在换热界面间产生的效应主要有：空化效应、活化效应、剪切应力效应及抑制效应。超声波防垢除垢机理如图所示。

（1）空化效应

超声波的辐射能使被处理液体介质产生大量的空穴和气泡，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，液体里的成垢物质在这种能量的作用下粉碎、细化悬浮于液体介质中，使物体表面及缝隙之中的污垢迅速剥落。

（2）活化效应

超声波在液体中通过空化作用使水分子裂解成自由基，在一定程度上增加水的溶解能力、提高流动液体中成垢物质的活性，增强其溶垢能力，可抑制污垢生成以及在管壁上沉积，使得成垢物质在液体中形成分散沉积体而不会在壁面上沉积，从而达到防垢的目的。

（3）剪切应力效应

污垢与金属的物理性质和弹性阻抗不同，所以超声波在金属换热管壁与垢层处的吸收和传播速度也不同，从而在两者上产生了速度差，形成相对剪切力，使污垢层产生松动、破碎而脱落，起到了除垢效果。

（4）抑制效应

超声波改变了管道内流体的物理化学性质，缩短了成垢物质的成核诱导期，刺激了微小晶核的生成，可抑制离子在壁面处的成核和长大，使既定结构的晶粒长大，因此减少了粘附于管壁上成垢离子的数量，从而减小了积垢的沉积速率。

3.2超声波防除垢设备

超声波防除垢装置主要由超声波电源发生器、超声波换能器、传输电缆以及安装超声波换能器的管道组合件组成。其中超声波电源发生器是一种将市电转换为换能器相应的高频交流电以驱动换能器进行工作的设备，由电源单元、主控单元、参数调测单元、显示单元、功放单元、遥控单元组成。1台主机（超声波电源发生器）可配置多个超声换能器头，能够提供超音频脉冲功率电能。超声波换能器是把来自电源发生器的电能转换成机械能（声能）的部分，是产生超声波的源。其内采用换能效率高的压电材料。超声波的频率相位实现自动跟踪，从而使发生器和换能器在最佳状态下工作，且超声波的输出功率可根据不同的工况需要而进行无极调节。

3.3超声波防除垢设备应用实例

（1）中石化某分公司一调温水换热器由于循环水中含有大量的钙镁离子以及微生物，在运行多年之后导致其每运行4-6个月左右就会形成一层0.5-1.5mm的硬垢，硬质垢表面附着少量淤泥等杂质，影响其正常使用，需要经常清洗处理。通过在检修时安装了超声波防除垢装置，一年半以后再次打开换热器时，发现换热器表面清洁无垢，部分呈现金属原色，且循环水进出口温度温差稳定维持在7℃左右，运行效果稳定。

（2）某石化公司的油浆蒸汽发生器用于油浆与除盐水换热产生中压蒸汽。因油浆中含有较多的固化物，换热过程中易结焦积碳，使换热效率降低，蒸汽产量下降。同时，油浆无法冷却到工艺要求的温度，只能通过降低流量来确保油浆的冷却效果。该发生器每年都需要清洗，每次清洗是管束内侧结垢、腐蚀较重，垢层厚度2-3mm，部分管束堵塞。该公司在安装了超声波在线防垢除垢装置后，蒸汽产量增加，经济效益显著。一年后打开换热器，基本无垢质，不需清洗。该装置的使用减少了设备清洗次数，节约了清洗费用。

（3）中油管道某输油气分公司输油站使用了6套热媒/原油换热器，由于污垢的产生，换热器换热效率普遍下降10%左右，每年经济损失十余万元。通过改造安装了2套超声波脉冲防除垢装置并投入使用。投运一个半月后，换热效率提高2个左右百分点，投\五个月后，效率提高6个左右百分点，成功解决了换热设备的结垢问题，并为企业节约了能源和资金。

超声波污水处理的方法篇6

【关键词】清洗方法；手术器械；质量检测；控制措施

随着医疗技术的不断发展进步，医院消毒供应中心每天需要消毒的医疗器械设备的数量、种类也在不断增多，其具有污染严重、结构复杂的特点[1]。清洗环节是器械设备实现灭菌、无菌程度的重要一步，需要严格规范器械设备的清洗步骤，不断加强清洗关键环节的工作监测，从而切实确保手术器械清洗质量。

1材料与方法

1.1材料本组研究采样物品共有144件，清洗之前有器械24件，其中包括有手术剪3件、子宫颈钳2件、组织钳2件、咬骨钳2件、吸引器头2件、骨髓活检穿刺针2件、气管扩张器3件以及持针钳3件、髂骨穿刺针3件以及血管夹2件。清洗后器械有120件，其中采用超声波方法清洗的器械有16件，采用手工方法清洗器械有20件，采用清洗消毒机物品有14件。另外有30件器械结合采用手工方法、超声波清洗以及高压水枪清洗方法进行清洗，有40件器械采用清洗消毒机清洗方法结合手工方法清洗。其中清洗器械以及清洗质量检测设备及物品包括有高压水枪、超声波清洗器、多酶清洗剂、除锈剂、全自动化清洗消毒机以及各种专用器械刷、专用器械剂、3M清洗测试棒以及带光源放大镜。

1.2方法在对器械设备进行清洗之前需要对手术器械进行预处理，采用敷料将残留在手术器械上的组织残留物或者血迹擦拭干净。将器械设备清点好后浸泡在多酶清洗液中或者是放在清水中进行浸泡。

1.2.1超声波清洗方法将器械设备放置在流动水下进行清洗，帮助除去器械设备上存在的污染物，然后开始进行洗涤操作。把需要清洗的器械放入专用清洗网架设备上，然后放置在清洗槽内，加入一定比例的设备清洗液，控制清洗水温≥45℃。结合设备污染程度以及器械设备各个超声频率情况以及相应的工作时间，确定超声清洗持续时间为3～5min。控制超声功率保持在40%～100%。最后漂洗步骤采用去离子水进行漂洗。

1.2.2手工方法清洗将器械放于温度为15～30℃左右的流动水下进行清洗，帮助除去污染物。然后使用适合的清洗剂进行浸泡，并进行刷洗或者擦洗处理，进而采用流动软化水进行刷洗或者是冲洗，最后使用去离子水帮助漂洗，从而完成手术器械的清洗工作。

1.2.3全自动清洗消毒机结合手术器械类型采用事先设定好、与之相应的清洗步骤完成设备的清洗工作。通常设置清洗流程为预洗处理酶洗操作超声波清洗方法1次漂洗处理2次漂洗消毒干燥处理。其中进行预洗操作、主洗处理以及最后漂洗操作中水温应控制

1.3器械清洗监测及效果检测

1.3.1实行目测检查清洗质量使用5倍带光源放大镜帮助目测检测手术器械管械腔道、关节轴以及咬合面结构等结构的清洁程度。如果需要还可以采用白纱布帮助擦拭器械螺旋关节、齿槽结构以及缝隙等部位，检测有无印迹存在。利用管腔白通条帮助察看纱条上存在的印迹，并且检查器械设备表面、齿槽、关节轴等部位的广结、干净程度。如果发现没有污渍存在并且器械功能良好，并且管腔白通条以及白纱布均不存在印迹以及污染情况则表示为清洗达标。

1.3.2采用3M清洗测试棒进行检查改方法是利用颜色改变对判断清洗后器械表面蛋白质残余情况，其原理是采用双缩脲反应，即使蛋白质残余量少于3μg仍然能检测出[2]。根据使用说明利用专用的增湿剂滴在棉签上，大概滴注4～6滴，利用物体表面采样手段来完成采样工作，实现采样之后把棉签工具放进3M清洗测试棒工具中，进行适当振荡之后置入培养容器设备中培养。控制培养器温度保持在37℃，持续时间为45min。完成培养环节后，比较3M清洗棒工具中的对照色，并认真记录溶液或者是棉签最终颜色。其中紫色表示高度污染，淡紫色则表示属于中度污染，而灰色表示为轻度污染，清洁则显示为绿色。

1.3.3采用BrowneSTF负荷测试卡[3]方法进行检查这样检查方法主要是帮助检查手术器械经过清洗后性能良好情况，按照使用说明把携带有SIF负荷测试卡工具的监测夹安放在物品清洗托盘上。完成全部清洗过程后将其取出来，通过目测方法检查器械表明清洗干净，然后评价清洗干净程度。如果器械表面没有发现红色模拟物存在，并且塑料夹板透明光洁则表示清洗效果达标。若器械表面残留有红色模拟物则表示器械清洗效果没有达标。

2结果

通过采用不同清洗方法进行清洗，结果表明清洗之前选取的24件器械均属于重度污染，其污染率为100%。目测清洗后器械发现清洗干净度为97%，通过5倍带光源放大镜帮助检查发现清洗干净程度仅为94%。其中单一清洗方法中16件污染器械超声波清洗合格数为12件，14件采用手工清洗中达标有11件。30件结合手工、超声波以及高压水枪方法进行清洗，达标数位30件。40件采用手工方法结合清洗消毒机进行清洗，达标数为38件。利用单一手段清洗器械，检查发现扔存在一定程度的污染情况，而采用组合清洗方法进行清洗能大大提高清洗质量。

3讨论

手术器械进行清洗处理对于提高灭菌质量尤其重要。不管采用哪种清洗措施，清洗质量都会受到污染物种类、污染程度、器械结构复杂情况、清洗剂以及清洗水温度、水质量等因素影响。所以采用单一清洗方法比较难获得满意的清洗效果，此时可以采用超声波帮助清洗器械内壁结构以及振荡干涸污物使其掉落，然后采用适合的刷洗工具进行手工刷洗处理。对于管腔类手术器械还能结合高压水枪对水流进行加压，对内壁结构进行反复冲洗。针对复杂器械清洗工作，可以将能拆开的部件进行拆开，然后对关节轴、粗糙表面以及螺旋纹等部位进行认真刷洗，然后采用全自动清洗消毒机进行进一步清洗。日常清洗工作中，在使用清洗消毒机前需要进行空洗处理，帮助清除清洗剂自身存在的污染，并对出水口、机舱以及摇臂等部位都进行清洗，并检查剂存量以及清洁液存量，定时检查清洗水剩余量以及温度，从而确保器械清洗工作能顺利完成，不断提高清洗质量。

综上所述，改善手术器械清洗措施以及提高清洗质量是一项连续工作，结合多种不同清洗手段进行清洗能帮助大大提高清洗质量。同时结合有效精确的监测方法来帮助检测清洗效果，能进一步确保器械清洗质量。

参考文献

[1]曹登秀.手术器械清洗质量监测与控制措施.中国消毒学杂志，2012，29（2）：156-157.