[发明专利]超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺

背景技术

申请人主营业务是对市政污水进行处理，在利用市政污水处理生产一级除盐水的过程中，会产生反渗透浓水，由于反渗透浓水COD、TN、TP等水质指标无法达到相应排放水质标准，尤其COD超标严重，因此需要对其进行处理，以达到排放标准。

对于COD较高的污水，目前常用的方法有化学法，通过外加药剂进行氧化还原反应处理，特别高的还需要进行生物污泥法处理，这些方法较为传统，处理效果差强人意，多会造成二次污染。尤其在申请人目前的厂房及设备配置方面，若新加反应池及专用设备，造价较高。

因此申请人考虑到较为简易的超声波处理方法，超声波的作用原理是：

1、机械效应

超声波在介质中的传播可以使介质质点在其传播空间内产生振动，从而强化介质的扩散、传播，在传播过程中产生一种辐射压强，沿声波方向传播，对物料有很强的破坏作用；同时，它还可以给予介质和悬浮体以不同的加速度，且介质分子的运动速度远大于悬浮体分子的运动速度，从而在两者间产生摩擦，这种摩擦力可使生物分子解聚。

2、空化效应

通常情况下，介质内部或多或少地溶解了一些微气泡，这些气泡在超声波的作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡由于定向扩散而增大，形成共振腔，然后突然闭合，这就是超声波的空化效应。这种气泡在闭合时会在其周围产生几千个大气压的压力，形成微激波，它可造成植物细胞壁及整个生物体破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，有利于有效成分的溶出。

此外，超声波还可以产生许多次级效应，如乳化、扩散、击碎、化学效应等，这些作用也促进污水中的待处理成分溶解，增加接触面积，有助于反应的进行。

超声波在污水处理中的作用原理：超声波的空化作用对有机物有很强的降解能力，且降解速度很快，超声波空化泡的崩溃所产生的高能量足以断裂化学键，空化泡崩溃产生氢氧基(OH)和氢基(H)，同有机物发生氧化反应，能将水体中有害有机物转变成CO₂、H2O、无机离子或比原有机物毒性小易降解的有机物。在传统污水处理中生物降解难以处理的有机污染物，可以通过超声波的空化作用实现降解。

影响污水处理中超声波降解的主要因素包括溶解气体、pH值、反应温度、超声波功率强度和超声波频率：

1、溶解气体的存在可提供空化核、稳定空化效果、降低空化阈，对超声波降解速率和降解的影响主要有两方面的原因：A、溶解气体对空化气泡的性质和空化强度有重要的影响；B、溶解气体产生的自由基也参与降解反应过程，因此，影响反应原理和降解反应的热力学和动力学行为。

2、对于有机酸碱性物质的超声波降解，溶液的pH值具有较大影响。当溶液pH值较小时，有机物质可以蒸发进入空化泡内，在空化泡内直接热解；同时又可以在空化泡的气液界面上和污水中空化产生的自由基发生氧化反应，降解效率高。当溶液pH值较大时，有机物质不能蒸发进入空化泡内，只能在空化泡的气液界面上同自由基发生氧化反应，降解效率比较低。因此，溶液的pH值调节应尽量有利于有机物以中性分子的形态存在并易于挥发进入气泡核内部。

3、温度对超声波空化的强度和动力学过程具有非常重要的影响，从而造成超声降解的速率和程度的变化。温度提高有利于加快反应速度，但超声波诱导降解主要是由于空化效应而引起的反应，温度过高时，在声波负压半周期内会使水沸腾而减小空化产生的高压，同时空化泡会立即充满水汽而降低空化产生的高温，因而降低降解效率。一般声化学效率随温度的升高呈指数下降。因此，低温(小于20℃)较为有利于超声波降解实验,一般都在室温下进行。

4、研究表明，并非频率越高降解效果越好。超声波频率与有机污染物的降解原理有关，以自由基为主的降解反应存在一个最佳频率；以热解为主的降解反应，当超声声强大于空化阈值时，随着频率的增大，声解效率增大。

5、超声波功率强度是指单位超声发射端面积在单位时间内辐射至反应系统中的总声能，一般以单位辐照面积上的功率来衡量。一般来说，超声波功率强度越大越有利于降解反应，但过大时又会使空化气泡产生屏蔽，可利用超声波功率强度能量减少，降解速度下降。

超声波与臭氧联用进行污水处理，可以达到超声降解、杀菌与臭氧消毒共同作用的效果，但是在具体的工艺选择上，仍有很大的完善研究空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能、高效、易于实现的利用超声协同臭氧处理反渗透浓水的工艺。

本发明的技术方案是：

由如下工艺流程实现：