超聲波技術(shù)在高濃度氨氮廢水處理中的應(yīng)用

潘衛(wèi)福 胡笑妍 金揚(yáng)旸

摘要：高濃度氨氮廢水是常見的化工和工業(yè)生產(chǎn)廢水，對水體環(huán)境污染非常嚴(yán)重，很容易造成水體的富營養(yǎng)化，破壞生態(tài)環(huán)境。超聲波處理技術(shù)是高濃度氨氮廢水的常見處理方法之一，本文主要介紹了超聲波處理高濃度氨氮廢水的作用機(jī)理，并通過實(shí)驗(yàn)分析了超聲波處理高濃度氨氮廢水在不同的pH值、氨氮濃度、曝氣時間以及超聲波輻射事件的條件下的效果，以此來找到最佳的超聲處理?xiàng)l件。希望通過本文的閱讀，能夠給高濃度氨氮廢水處理相關(guān)領(lǐng)域的研究工作者提供一定的幫助和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：超聲波技術(shù);高濃度;氨氮廢水

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）04-0-01

Abstract：High-concentration ammonia-nitrogen wastewater is a common chemical and industrial production wastewater. It has serious environmental pollution to the water body， which can easily cause eutrophication of the water body and damage the ecological environment. Ultrasonic treatment technology is one of the common treatment methods for high-concentration ammonia nitrogen wastewater.This paper mainly introduces the mechanism of ultrasonic treatment of high-concentration ammonia nitrogen wastewater.The experimental analysis of ultrasonic treatment of high-concentration ammonia nitrogen wastewater at different pH values，The effect of the gas time and ultrasonic radiation event conditions to find the best ultrasonic treatment conditions.It is hoped that the reading of this article can provide some help and inspiration to researchers in the field related to high-concentration ammonia nitrogen wastewater treatment.

Key words：Ultrasonic technology;High concentration;Ammonia nitrogen wastewater

隨著工業(yè)水平的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，人們逐漸發(fā)現(xiàn)很多的工業(yè)生產(chǎn)過程中都會向附近河流排放大量的工業(yè)廢水，高濃度氨氮廢水常見于化工、食品、煉焦等行業(yè)的生產(chǎn)過程中。排放到水體中，不僅伴有十分濃烈的刺激性氣味，還可能造成水體的富營養(yǎng)化，造成水體中的微生物大量繁殖，氧氣稀缺，讓其他生物難以生存，嚴(yán)重的破壞生態(tài)平衡并對人們生活的飲用水安全造成了威脅，直接影響到人們的健康，因此急需對其進(jìn)行有效的處理。

1 超聲波廢水處理的機(jī)理

超聲波廢水處理設(shè)備主要包括超聲波發(fā)生器、換能器以及水槽三個部分組成，超聲波發(fā)生器是將正常頻率的電信號轉(zhuǎn)換成符合要求的高頻電信號（一般頻率在20KHz以上），高頻電信號通過換能器，由電信號轉(zhuǎn)化成超聲波信號，直接作用于盛放在水槽中的廢水。

超聲波在傳播的過程中，存在波峰和波谷，振動過程可以看作是波的膨脹和壓縮的過程，在超聲波膨脹期間，對水體產(chǎn)生負(fù)壓，負(fù)壓作用于水體，就會暫時的割裂水體，并迅速在空隙中形成氣泡，我們稱這種現(xiàn)象為“空化”。空化形成的小氣泡在水體中存續(xù)的時間很短，瞬間就會破裂，但是在破裂的過程中，其表面的爆裂不僅會對周圍產(chǎn)生一個瞬時的沖擊波和超高速的微射流，還能產(chǎn)生高溫。當(dāng)水體中在各處都會形成高溫高壓的局部環(huán)境，就非常有利于化學(xué)污染物降解。

此外，在上述的過程中，水分子也會產(chǎn)生撕裂，裂解成·H、·HO、·HO2、以及H2O2等強(qiáng)氧化性的自由基，這些自由基會與水體中的污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化碳和水，也就是說，在這個過程中，將污染物分解成了無毒無害的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了廢水的凈化。

此外，針對高濃度的氨氮廢水來講，空化氣泡破裂時產(chǎn)生的高熱環(huán)境，能夠使自用氨發(fā)生熱解反應(yīng)，再加上水體中的各種氧化性自由基，水體中就會生產(chǎn)各種氨酸鹽，或者生成氮?dú)夂鸵谎趸诺娇諝庵小?/p>

2 影響超聲波廢水處理效率的因素試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)采用ZQ-25-2A超聲波發(fā)生器，工作電壓220V，工作頻率50Hz，超聲波輸出功率25KHz，功率為100w，有兩個振子。

2.2 試驗(yàn)水源

實(shí)驗(yàn)水源來自某化工廠排水口附近采集的水源，為典型的高濃度氨氮廢水。

2.3 實(shí)驗(yàn)測試

用玻璃電極法對pH值進(jìn)行測試，用納氏試劑光度法對氮離子濃度進(jìn)行測量。

3 影響超聲波廢水處理效率的因素

3.1 pH值

控制水體為未曝氣原水，室溫25℃，超聲波頻率25KHz，處理時長1h。在這樣的前提下通過向廢水中加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)水體的pH值，測試不同pH值條件下的水體內(nèi)的氨氮降解率，得到以下結(jié)論：當(dāng)pH值為7時，氨氮降解率為5.61%，當(dāng)pH值為11時，氨氮降解率為44.66%，根據(jù)測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH升高時，氨氮降解率會隨之升高，他們之間是正相關(guān)的關(guān)系。因此，在進(jìn)行超聲波廢水處理工作時，可以適當(dāng)增加水體的pH值。值得一提的是，雖然提高pH值有助于廢水的處理，但是當(dāng)pH值到達(dá)一定程度后，降解率的提升開始變得不明顯，考慮到成本問題，一般不會調(diào)節(jié)水體的pH超過11。