超声波(US)是指频率为20~1000kHz的弹性波,在传播中能够产生一系列物理、化学、生物等效应,来实施废水有机物和藻类的去除。这些效应归纳起来主要有:
(1)空化效应 超声空化的产生是存在于液体中的微气泡(空化核)在声场的作用下振动,当声压达到一定值时,气泡将迅速膨胀,然后突然闭合,在气泡闭合时,产生冲击波,最终崩溃,这种微小气泡振动、膨胀、闭合、崩溃等一系列动力学过程为超声空化,在气泡闭合炸裂瞬间产生一系列高压(局部压力100MPa)、高热(瞬间温度4000K)和光电等物理效应,使得废水中有机物在空化泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解。同时进入空化泡的水蒸气在高温和高压下发生分裂和链式反应,产生OH·。亲水性、难挥发的有机物在空化泡气液界面上或水中同OH·进行氧化反应,有机物被降解。
(2)机械效应 在空化泡破裂的过程中产生高速射流,速度可达110m/s,从而产生强烈的冲击力。超声波在传播过程中,会引起质点的交替压缩与伸张,引起质点的振动,虽位移不大,但其质点加速度与超声波振动频率的平方成正比,可以达到很高。有时超过重力加速度数万倍,从而造成强大的机械效应。高速射流、强烈冲击波,以及强大的剪切力等导致藻类细胞,特别是藻类的气囊结构受到剧烈的破坏,从而有效地去除水体中的藻类。
超声波还与其他技术联用,如与Fenton试剂、光催化、生物催化、电解等联用,能更加有效地去除有机物并产生协同降解效应。超声波技术具有适用领域广泛、操作简便、无污染等特点,是一种前景广阔的水处理技术。