【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液体辐射时，其发生空化事件的气泡数为5×104/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，信捷职称论文写作发表网，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。实验研究表明，当污水的过饱和系数一定时，在同一超声波参数下，超声波作用时间越长，则污泥的成核诱导期越短。
　　
　　2. 超声波对污泥絮体尺寸的影响
　　
　　 用超声波对活性污泥的物理、化学和生物特性分别进行了研究。采用的超声波频率是20 kHz，作用时间是20～120 min 不等,未处理以前污泥絮体的平均粒径是98.9μm。在0.11 w/mL 的声能密度下,絮体尺寸几乎没有发生任何变化; 在0.22 w/mL 的声能密度下絮体粒径明显减少; 在0.33w/mL的声能密度下作用20 min 后絮体粒径迅速减至22 μm, 经120 min 减至4 μm; 在声能密度为0.44 w/mL时,经20 min 后絮体直径减至不足3μm,再延长时间则变化很小。分别考察了声能密度为0.11 w/mL 和0.33 w/mL的2种情况下超声波对污泥絮体尺寸的影响。发现在0.11 w/mL 声能密度下,絮体尺寸经60 min由31μm 减至20μm,尺寸减小了35 %;在0.33 w/mL声能密度下,不到20 min,絮体尺寸减至14μm。