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Sonotronic®高能超声波降解技术

超声波是一种独特的技术。Sonotronic公司的专业技术源自于汉堡工业大学多年的科研工作成果。专业团队在奈斯教授的领导下研究了不同超声形式对介质的物理、化学和生物反应机理及效应。在环保领域,重点研究超声波对水处理、污水处理及生物质处理的生物强化降解作用。

原理

超声波是频率高于人耳可分辨范围的声波,即20kHz以上至MHz频率等级的声波。在水性介质中,超声波可引起水相的周期性压缩和拉伸。在稀疏(拉伸)区时,高频率的超声波可将水分子撕裂,在液体中形成微小的空隙,进而产生充满水蒸气或气体的气泡,其在扩张阶段膨胀,在压缩阶段收缩,直至内爆。这是一种在极端(绝热)条件下的过程,称为空穴作用。在微观尺度上,空穴作用可产生500bar的高压和5000℃的高温,在20至100kHz的频率范围内产生极大的空化气泡。这些气泡破裂时,会产生巨大的机械剪切力,其力度足以破坏最坚固的表面。

在如此高温和高压作用下,强稳定性的物质也能被摧毁,如病毒细胞等。即使合金材料(如钛合金)也能被蚀化成蜂窝状。

作用机理

凭借Sonotronic丰富的实践经验,HPUS高能超声系统得以迅速发展。HPUS高能超声专利技术为推流系统,在较低的频率范围(25和35kHz)内施加高强度超声波,可在高达2-5m³/h的流量工况下运行,超声处理时间仅一分钟,无需介质回流,对于悬浮固体浓度较低的流体,流速甚至可以更高。

紧凑型设计

由于介质与超声波接触时间极短,故装置采用紧凑型设计,仅需配套进、出口管线便可轻松集成到现有的工艺中,即插即用。

超声波系统组件

标准型Sonotronic超声波系统配置了5个振荡单元,包括换能器、助推器和振子。振荡单元的数量可以根据待处理介质流量进行灵活调整。此外,超声波系统模块数还可根据具体项目需求扩展,以适应项目的实际情况。

每台振荡装置的额定功率为1kW。但实际运行往往不必达到此额定功率。系统可连续运行(24h/7d)且磨损率很低。通常的易损件仅为与介质直接接触的振子,其维护更换亦极其方便。

独有二级降解技术

高能超声波导致生物质分解。Sonotronic最新研发的超声波系统拥有独特的两步降解技术:首先以低强超声(超声时间极短)破坏生物质团聚体。第二步的高强超声波可打开细胞结构,暴露内部物质,使其溶解,并利于最终分解,此过程还从细菌生物质中释放生物酶。因此,经超声处理的生物质很容易作为活性微生物的基质,并在随后的生物作用过程中得到更加充分的降解。生物降解过程由此得到强化,可产生更高的最终产品回收率和更少的残留。例如,在厌氧污泥处理中,可增加沼气产量,减少残留泥量。

成功案例

德国Kleinsteinbach污水处理厂(40000PE)

挥发性固体含量从30%增加到60%

增加沼气产量28%


德国Bünde污水处理厂(40000PE)

大幅降低出水总N浓度(小于3mg/L

无需外部碳源,就能实现反硝化