水力空化技术的研究及其应用

水力空化是一种新的水处理技术.作为一种新技术,水力空化已经应用于化学和环境领域.本文阐述了水力空化的机理,包括空化的产生、发展及溃灭的过程,并提出了空泡溃灭时产生的高温高压是水处理过程中的能量来源.研究了影响水力空化的因素,介绍了其在国内外的研究进展,以及水力空化的动力学基础,指出了该领域目前存在的问题以及以后的研究方向,对进一步深入研究空化现象及应用有一定的参考作用.     

流体剪切与超声空化破解剩余污泥的参数优化

为提高剩余污泥的破解效果并降低能耗,采用FS（fluid shear,流体剪切）、UC（ultrasonic cavitation,超声空化）、FS和UC联合工艺（FS-UC,UC-FS）破解剩余污泥,并应用单因素试验结合响应面法对联合工艺进行优化.结果表明:FS对剩余污泥破解效果一般,只在开始阶段具有较好效果,随作用时间延长,破解效果未有显著提高甚至下降.UC对剩余污泥破解效果明显,随作用时间延长,破解效果显著提升,但能耗也随之增大,EDR（energy disintegration ratio,效能比）明显下降.相同作用时间下,UC破解效果优于FS破解效果,UC破解剩余污泥的DD_COD（degree of disintegration,破解率）与EDR均明显高于FS方法.单因素试验得出的较优FS作用时间范围为2~8 min,较优UC作用时间范围为5~15 min.响应面法试验结果显示,联合工艺的剩余污泥破解效果和能量利用率均优于单一方法,联合工艺中FS-UC工艺的破解效果优于UC-FS工艺.FS-UC工艺的最佳参数:FS处理5.6 min再UC处理15.0 min,该条件下剩余污泥实际DD_COD为50.8%,EDR为26.8%.UC-FS工艺的最佳参数:先UC作用15.0 min再FS作用7.8 min,该条件下剩余污泥实际DD_COD为36.5%,EDR为17.1%.研究显示,以DD_COD和EDR为指标,4种工艺的高效性顺序为FS-UC > UC-FS > UC > FS,其中FS-UC工艺具有能耗低、破解效率高的特点,是4种工艺中剩余污泥破解效果最好的一种工艺.      

高频超声波降解4-氯酚的反应机理及试验研究

探讨了高频超声波（1.7MHz)降解4-氯酚的反应过程和反应机理，研究了高频超声波降解4-氯酚的效果及4-氯酚的初始浓度，高级氧化方法（AOPs)等因素对降解效果的影响。试验结果表明，高频超声波降解4-氯酚为一级反应，超声波空化效应在降解过程中起主导作用。超声波与其他氧化方法联用可大大提高降解效率。具有良好的工业应用前景。     

CAF涡凹气浮处理含油废水的中试试验研究

针对石化公司污水成分复杂,COD和油含量较高,还含有较多的硫化物、挥发酚和氨氮(NH3-N)等情况,选用一种新型的气浮设备CAF涡凹气浮系统对该含油废水进行了预处理中试试验。试验结果表明CAF处理石化含油废水效果明显,气浮处理效果好,出水油在10 mg/L以下,去除率高达95%,且CAF气浮的电耗小、占地面积小、操作管理和维修非常简便。采用CAF设备,占地面积可节省70%～80%,每年可节约电费50～60万元(按1000 m3/h,0.8元/kW·h),操作使用也极其简单,具有可观的经济效益。     

Concentration Evolution of Gas Species within a Collapsing Bubble in a Liquid Medium

In this study numerical methods are used to investigate the relationship between chemical concentration of gas species within a cavitating bubble, equilibrium radius of the gas bubble and pressure variations in the ambient liquid. For this purpose, governing equations are developed to describe the dynamic equilibrium of a bubble in a flowing fluid and mass transfer between gas and liquid phases, where it was assumed that gases undergo isothermal compression, obey the ideal gas law, Henry law. It is further assumed that the concentration of each phase within the bubble is uniform. The resulting nonlinear equations are solved using implicit Trapezoidal method with Newton iteration. Four gas species are modeled under various initial and ambient pressure variation conditions. These conditions maybe considered to represent typical cavitation events. The numerical results obtained are presented in terms of dimensionless numbers. These results indicate that chemical damage maybe an important component of cavitation surface damage, since high concentration profiles may develop within a collapsing bubble. Proposed formulation and numerical solutions are simple and cost effective to implement. The results presented in this study maybe used to benchmark experimental investigations or other more complex solutions, which are outside the scope of this study.     

超声技术处理难降解有机物的影响因素

超声技术作为一种新型的氧化方法．能提高难降解有机物的降解率和增强水处理中的可生化性（BOD／COD）,在焦化等难降解废水处理中已经发挥了一定的作用并有广阔的发展前景。在此综述了超声空化降解难生物降解有机废水的机理和主要影响因素,并对超声技术在我国水处理中的应用前景提出自己的见解。     

超声空化及絮体破碎过程的模拟与试验分析

为探究利于空化效应的超声条件及超声波破碎絮体机理,基于Matlab平台建立空化气泡模型及2种简化的有限扩散聚集(DLA)絮体破碎模型,进行计算机仿真,并通过试验分析得到实际絮体破碎模式.结果表明:随着超声频率的增加,空化效应减弱;声能密度的增加导致空化气泡振幅增大,声能密度为7W/mL时气泡振幅可达初始半径的200倍,空化效果较好.低声能密(0.03~3W/mL)和低超声频率(25~40kHz)处理絮体时,剥蚀作用为主导作用,超声后絮体粒径减小,分形维数增大;声能密度超过3W/mL或频率大于40kHz,大规模破碎占主导作用,实际絮体粒径减幅小且结构散.40kHz的超声频率更利于絮体的破碎,作用10min后,絮体粒径减幅达9.8%,分形维数为1.394,结构更加密实.     

基于超声空化原理的废旧线缆回收方法

废旧线缆是一种可以回收利用的资源。目前普遍使用机械破碎方法回收废旧线缆,具体工艺是采用机械磨削的方法分离铜和绝缘皮,然后用筛分法获得。由于此工艺中包含有磨削过程,因此会损失很大一部分铜,从而造成资源浪费。为此,研究使用超声波工艺回收电线,并探讨一些因素对分离率的影响。研究结果表明:利用超声波的空化效应分离电线中的金属和塑料,能有效避免铜的大量损失。当水温为60℃,分离率达到最高值;电线长度与分离率之间基本成反比关系;电线总量的大小对分离率也有一定的影响。     

水力空化的最佳条件研究

采用了不同几何尺寸的孔板作为水力空化发生器,研究了流量、进口压力、孔内流速、孔板的孔径与厚度之比及孔板过流总面积与管道横截面积的比值对空化数的影响,得出进口压力控制在20mH2O,孔内流速控制在14.5m/s,δ/d为1.8s,为0.06,空化效果较好.     

调理剂对CAF污泥浓缩工艺影响的试验研究

涡凹气浮（CAF）已广泛应用于工业废水和城市污水的预处理中.由于污泥本身的特性原因,CAF在污泥处理中尚没有应用.通过试验投加污泥调理剂改变污泥的特性,以达到将CAF工艺用于浓缩活性污泥的目的.试验表明,CAF工艺浓缩低浓度剩余活性污泥效果很好,但正确选择污泥调理剂的投加点和投加量对CAF污泥浓缩工艺至关重要.