Safety-related conclusions for the application of ultrasound in explosive atmospheres

International safety regulations such as EN 1127-1 consider ultrasound to be an ignition source. Currently, applications of ultrasound in explosive atmospheres have to comply with a threshold value of 1 mW/mm². However, it is unclear as to how this intensity has to be measured and, therefore, this threshold value is poorly defined. Moreover, it is based on theoretical estimations in analogy to other ignition sources and there are no publications or significant records on these estimations. Within a research project at PTB, it has now been investigated experimentally in relation to worst-case considerations including airborne ultrasound, focused MHz ultrasound in liquids and acoustic cavitation. On the basis of the results of the research it is now possible to revise the current regulations and to specify measures for safe operation of ultrasonic applications in explosive atmospheres. In this context, for ultrasound coupled directly to gaseous atmospheres a new threshold value of 170 dB (re. 20 μPa) can be suggested, and for ultrasonic applications in liquids, an augmentation can be made to the threshold to 400 mW/mm².     

Achondrogenesis type 2 diagnosed by transvaginal ultrasound at 12 weeks' gestation

Ultrasound examination at 12 weeks' gestation revealed severe generalised subcutaneous oedema in a pregnancy at risk for achondrogenesis type II. Transvaginal scanning confirmed the oedema and suggested abnormal limb development. The prenatal diagnosis was confirmed by X-ray examination after transvaginal termination.     

低强度超声波与酸、碱协同对污泥溶胞的影响

在能量密度为0.05W·mL-1和pH范围3.0～12.0条件下,研究了超声波辐射与酸、碱协同对污泥溶胞效果的影响.结果表明,溶解性化学需氧量(SCOD)、溶解性磷(SP)和溶解性糖(SA)含量随pH增大均呈先降后升趋势.当pH为3.0时,污泥溶胞效果不高,随污泥溶液碱性增强,SCOD、SP和SA含量随pH呈指数增长,说明强碱性环境有利于污泥溶胞.超声波辐射可显著提高污泥溶胞率,而且pH越大超声波辐射改善的溶胞效率越高.pH=11.0时超声波辐射60min以内,SCOD、SP和SA含量与时间均呈线性关系,超声波/碱协同污泥溶胞为一级反应.pH大于9.0的碱性条件下,超声波辐射和提高pH均可降低VSS/TSS.依据实验数据,应用非线性优化技术得到SCOD与pH和超声波辐射时间的数学模型,其平均相对误差小于2.6%.     

低强度超声波改善污泥活性

采用城市污水处理厂的好氧活性污泥为试验材料,以好氧呼吸速率(OxygenUptakeRate,OUR)为指标,研究活性污泥在超声波强度0～1.2W/cm²、辐照时间0～40min处理后活性的变化.发现当采用超声波强度0.3W/cm²,辐照时间10min,对提高污泥活性的效果最为显著,不适当的处理时间与处理强度则不利于污泥活性的提高.因此,利用超声波激励污泥活性存在最佳的超声波强度和辐照持续时间.另外,研究了强度0.3W/cm²,辐照时间10min超声波辐射处理后0～48h中污泥活性的变化规律,发现超声辐照8h后污泥活性达到最大值,为辐射处理后初始活性的2倍,24h后超声波的强化作用基本消失.因此,可采用强度0.3W/cm²超声波每隔8h取反应器中的部分活性污泥辐照10min后再返回反应器,来提高生物反应器的处理效率.本文还对低强度的超声波改善污泥活性的可能机制进行了假说性解释.     

US/UV-Fenton体系处理高浓度罗丹明B特性研究

以罗丹明B为目标污染物,探索US/UV-Fenton体系对高浓度染料的降解规律.首先对比了Fenton、US-Fenton、UV-Fenton以及US/UV-Fenton体系降解RB的效果,通过建立反应动力学方程,发现各体系反应均符合伪一级动力学,进而分析US/UV-Fenton体系之间的协同因子.考察了初始溶液pH值、H₂O₂的投加量、H₂O₂与Fe²⁺摩尔比、反应时间和超声功率5个因素对US/UV-Fenton体系降解污染物的影响.结果表明,在最佳条件下罗丹明B溶液脱色率为99.9%,COD_Cr和TOC去除率分别为91.2%和61.85%,废水可生化性（BOD₅/COD值）由0.277提高至0.503.最后根据反应规律,分析了US/UV-Fenton体系的反应机制,深度探讨了体系之间的协同促进作用.     

考虑松动圈影响的钻孔瓦斯抽放合理封孔长度确定研究

以王行庄矿11071工作面为工程试验地点,通过超声波和钻孔窥视现场测试,结合理论计算,开展了瓦斯抽采煤巷松动圈范围和瓦斯抽放钻孔合理封孔长度确定的研究。确定了王行庄11071工作面二1煤层围岩卸压区宽度为8.87 m,极限平衡区宽度为9.87 m,合理封孔深度为10 m;通过极限平衡法理论计算得到的结果与超声波法、钻孔窥视法的测试结果基本相符。     

超声去除垃圾渗滤液中的氨氮

采用超声辐照技术去除垃圾渗滤液中的氨氮.研究结果表明,超声辐照对垃圾渗滤液中的氨氮有很好的去除效果.渗滤液中氨氮超声去除的机理主要是氨氮以游离氨的形式在空化泡内发生高温热解反应,生成氮气和氢气而排出.     

低强度超声波预处理对污泥自热式高温好氧消化的影响

以0.3 W·cm-2的低强度超声波对调配好的污泥进行5、10和20 min的辐照,再经过12 d的自热式高温好氧消化（ATAD）。结果表明,适当的低强度超声预处理能够有效地加快稳定化进程,其中超声波辐照10 min后的实验组效果最好,在第8.5天时,温度升高至58.3℃,VSS去除率达到42.1%,比未经超声预处理的实验组提前2 d达到稳定状态。在消化过程中脱氢酶的活性与VSS去除率有着很好的相关性（R2>0.86）,它能有效地表征VSS的高温好氧降解规律及有机物去除程度。稳定后的污泥上清液中TP浓度降至初始浓度的40%以下,TOC浓度升高至初始浓度的3~4倍。然它们的浓度仍很高,仍会给后续处理增加一定的负担。     

超声-碱破解剩余污泥的条件优化

剩余污泥水解是实现污泥减量化和解决污水处理厂生物脱氮除磷中碳源不足的重要途径。以浓缩池污泥为对象,通过正交实验对超声-碱联合处理条件进行优化,考察了污泥破解率、上清液C/N与C/P的变化,并进行经济性分析。结果表明,对污泥破解率、上清液C/N、C/P影响最大的3个因素分别为pH、声能密度、pH。综合考虑3者,得到最佳操作条件为,声能密度=1.5 W·mL⁻¹、超声时间=15 min、pH=10、碱处理时间=1.5 h,在此条件下,污泥VSS去除率可达35％左右,可以减少污泥处置的成本。上清液SCOD>7 600 mg·L⁻¹、C/N>30、C/P>60,可以制备高碳低氮磷的污泥上清液回流,在大规模应用中比外加碳源的方式要节约成本。本研究结果可为超声-碱破解污泥的实际工程提供参考。