超聲技術在水處理應用的影響因素及亞氯酸鹽的控制方法探究

1、超聲技術在水處理應用的影響因素及亞氯酸鹽的控制方法探究超聲波是頻率高于20000Hz的聲波，具有方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，且因其頻率下限接近人的聽覺上限而得名。超聲波的應用很廣泛。超聲波在水處理中的作用機理及影響因素已有很多的研究，但是常規(guī)超聲處理作用往往有限或者成本奇高。而強化超聲不僅提高了超聲處理的效率且在一定程度上降低了超聲水處理的成本。雖然相對其他類似處理成本還是比較高，但隨著研究的深入，技術的發(fā)展，可以相信強化超聲技術在水處理中將有極大地應用前景。超聲波降解有機物主要是通過溶液中的空化效應實現(xiàn)的。超聲波由一系列疏密相間的縱波構成，并通過液體介質向四

2、周傳播。當聲能足夠高時，在疏松的半周期內，液相分子間的吸引力被打破,形成空化核?？栈说膲勖s為0.1s，它在爆炸的瞬間可以產生大約4000K和100MPa的局部高溫高壓環(huán)境，并產生速度約110m/s 具有強烈沖擊力的微射流，這種現(xiàn)象稱為超聲波的空化效應。超聲波在溶液中產生空化泡，空化泡經生長最終承受不住壓力而爆炸，在溶液中產生高溫高壓的熱點，同時產生大量的羥基自由基。溶液中的污染物或在高溫高壓下分解，或被自由基氧化，或在兩者的協(xié)同作用下實現(xiàn)水處理的目的。超聲水處理技術具有反應條件溫和、適用范圍廣、可單獨或與其他技術協(xié)同作用等優(yōu)勢，因此具有廣泛的應用前景。為了推廣超聲技術在水處理工程中的應用，

3、提高其作用效果，國內外的專家學者相繼開展了超聲技術作用效率及其影響因素作用規(guī)律的研究。1 超聲技術在水處理應用的影響因素1.1 超聲波參數(shù)對降解反應的影響根據超聲技術處理水的作用機理，凡是對空化泡的產生與壽命、空化泡的大小等性質產生影響的因素，均可能影響超聲技術的作用效果。對于超聲技術對水處理的系統(tǒng)而言，影響超聲技術作用效果的影響主要有兩類：一類是超聲波自身的有關因素，如功率、頻率等；另一類是待處理溶液相關的主要參數(shù),如溶液的溫度、目標污染物的物理化學性質及其共存物質等。1.1.1 超聲頻率的影響在水處理過程中，隨著頻率的不同空化泡的形成、生長等都會改變，以致空化泡所能產生效應的不同：不同頻率

4、作用下生成的氣泡在爆炸時產生的溫度、壓力以及釋放出的自由基都會不同，這些都會影響到降解反應的結果。有研究表明，高頻率的超聲波可以提高水處理的效果，這是因為高頻率的超聲可以產生更多的自由基。但是此現(xiàn)象并不適于全部超聲頻率段的降解反應，有人利用超聲降解乙酸，所用頻率范圍為30100kHz，試驗結果表明，60kHz左右的降解效果比其他頻率段為佳。由此來看，出于某些原因，增大頻率到一定波段反而不利于降解。一般來說，不同的污染物有著不同的最佳頻率。對于污染物來說，在達到最佳降解頻率之前，降解效果隨著頻率增加而增強。但是，隨著頻率的增加帶來的效應，使空化效應中能量釋放減少，這會使降解的效率降低。所以，要達

5、到最佳的降解效果，需要一個最佳的使用頻率。降解過程中的自由基反應有兩個步驟：（1）H2O和、O2在氣泡內部被超聲的空化作用分解為自由基；（2）OH·和 HOO·移到液體-氣泡界面與有機物反應，或者自由基相互化合為 H2O2。反應速率依賴于氣泡內部自由基形成的數(shù)量和自由基擴散到液體中的數(shù)量。頻率增大到一定范圍，空化泡數(shù)量不再增多，反而會減少。另一方面，氣泡爆破的強度也隨之減弱，這是因為高頻率超聲作用下產生的氣泡的生長時間稍短于低頻率超聲作用下產生的氣泡，從而導致氣泡破裂時的半徑較小，爆炸的激烈程度不足。在較低頻率下，由于氣泡生長時間稍長，在潰陷之前會形成較大的半徑，因此比高頻

6、率下的氣泡爆炸更加激烈。1.1.2 超聲功率和聲強的影響在超聲波作用于水溶液的過程中，除了少部分能量損失之外，輸入的電能大部分轉化為聲波的能量。作用于溶液體系的能量大小是超聲技術使用中的另外一個重要參數(shù)。衡量超聲能量大小的主要是功率或是聲強。能量輸入的增大使產生的空化泡數(shù)量增加，并且使空化泡爆炸更加激烈。由于受空化泡數(shù)量的影響，降解速率也增加。1.2 待處理溶液物理化學性質的影響除了超聲自身的使用參數(shù)之外，還有一些因素可影響超聲降解作用效率，例如溶液的溫度、污染物的性質及共存物等。這些因素改變時對于超聲降解的效果或是提高，或是抑制。1.2.1 溶液溫度的影響總結以前的研究可以發(fā)現(xiàn)，在超聲技術處

7、理廢水過程中溶液的溫度是影響污染物降解的速率和效果的一個較為重要的因素。在大多數(shù)試驗過程中，溶液溫度帶來的影響在高頻率和低頻率下會有明顯不同。在高頻率時，溫度的影響與低頻率時不同。使用頻率為500kHz的超聲降解 4- 氯苯酚，可以明顯看出在1040的溫度范圍內4-氯苯酚降解的初始速率逐漸提高。這可能是由于使用高頻率時，不但較高溫度下產生的空化泡性質更穩(wěn)定，爆炸更激烈，而且液體溫度的升高會產生更多的自由基。因此，在較高頻率段的超聲反應會隨著溶液溫度的升高而反應速率增加。1.2.2 固體顆粒的影響大多數(shù)的超聲降解試驗是在實驗室純水條件下完成的。但是，自然條件下需要處理的污染源絕大多數(shù)都含有不同程

8、度的微粒，這些微粒在被處理的溶液體系中起了重要的影響作用。惰性微粒的存在從兩種相反的方面影響著氣泡的活性：（1）由于固體微粒造成液體的不連續(xù)性，能夠使空化泡產生的機會增大并且數(shù)量增多，能夠促進目標污染物的降解；（2）從另一個角度來看，微粒的存在分散入射的超聲波，使用于污染物降解的超聲波能量減小，對超聲的處理效果是弱化作用。在較高的聲波能量輸入時，微粒的濃度越高，這種弱化作用越明顯。除了濃度之外，研究發(fā)現(xiàn)微粒粒徑同樣會對超聲產生作用。廢水溶液化學組成的影響化學溶液中各種共存的離子，如 Fe2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+、Co2+等也會在超聲降解反應中產生影響。姜聚慧等分別使用以上離子與超聲協(xié)

9、同作用研究對若丹明B 降解的影響，結果發(fā)現(xiàn)Fe2+、Fe3+都可加強超聲的降解效果，其中Fe2+協(xié)同作用更佳，而Cu2+、Mn2+、Co2+都會對超聲降解產生不同程度的抑制。原因是Fe2+對反應存在催化作用，而 Cu2+、Mn2+、Co2+等離子可能與污染物發(fā)生不同程度的締合作用，形成穩(wěn)定的離子締合物。1.3 結論及展望一般來說，在使用超聲降解時，在某一范圍內提高頻率或輸入功率會使降解的效果隨之改善。對于某種特定的污染物的降解都有一個最佳頻率和功率值，超過此最佳值，降解速率或是效率不再增大甚至會降低。如乙酸的降解在30100kHz范圍內的最佳頻率為 60kHz，在0.10.4W范圍內最佳功率為

10、0.2W用 20、200、500、800kHz 的超聲波作用于4-氯苯酚溶液中，發(fā)現(xiàn)在200kHz時的降解程度達到最佳。針對這個問題，探明超聲反應在低頻率低功率段的反應機理是十分有必要的，若以此為依據使低功率下的降解效果提高，對于能量的節(jié)約和處理效果改善都有很好的前景。對于溫度來講，在高頻率和低頻率下有著不同的效果，這在4-氯苯酚的降解中有明顯的體現(xiàn)，20kHz時隨溫度升高反應速率降低；150kHz時恰恰相反。而對于符合一級反應特征的降解反應來說，隨著溫度升高反應速率會下降。目前，對于溫度影響的關注應主要放在如何提高室溫下的反應效率，以使反應條件更溫和、更易于進行。固體顆粒的存在對降解反應的影

11、響有著正反兩個不同的方面，因此顆粒的粒徑和濃度的高低對于反應來說都是不可忽視的參數(shù)。在苯酚降解的例子中，微粒濃度為50mg/L可以抑制負面效應（苯酚初始濃度為 100 mg/L），而相反地，500 mg/L時負面的效應很明顯，無法消除。目前，超聲化學在水處理中的應用研究已經取得了較大的成果，但大多數(shù)研究都處于實驗室研究水平，在工業(yè)中上尚未有大規(guī)模應用。而且，大多數(shù)研究都是針對某一種單一成分的降解，在實際的廢水處理中還沒有進一步的試驗研究。因此，應當對超聲技術在水處理中的機理進行進一步的探索研究，以便實現(xiàn)大規(guī)模的應用。2 亞氯酸鹽的控制方法探究二氧化氯消毒劑是美國20世紀80年代開發(fā)的最新強力殺

12、菌消毒劑。與現(xiàn)有的其他消毒劑相比二氧化氯具有廣譜、高效、快速的消毒效果，對大腸桿菌、葡萄球菌等具有很好的殺滅作用，效果優(yōu)于氯氣。二氧化氯的優(yōu)點在于能選擇性地與有機物發(fā)生氧化反應，能減少水中三鹵甲烷等氯化副產物的形成；水中含氨時不與氨反應，其氧化和消毒作用不受影響；消毒效果受pH值的影響很小，對水質pH的變化有較強的適應性，特別適用于堿度較高的源水消毒；在水中的剩余量，將延長或保證管網水中的消毒作用。但二氧化氯也存在著不足：二氧化氯消毒會產生無機消毒副產物亞氯酸根離子和氯酸根離子；二氧化氯本身也有毒性；二氧化氯發(fā)生過程操作復雜；試劑價格高純度低；二氧化氯的運輸儲藏的安全性較差；能夠檢測飲用水中低

13、濃度二氧化氯具有高選擇性和靈敏度的方法并不是很多。二氧化氯消毒中產生對人體健康影響的主要消毒副產物：亞氯酸鹽和氯酸鹽 試驗表明ClO2-C1O3-對血紅細胞有損害皮膚接觸亞氯酸鹽對人的造血系統(tǒng)會產生影響低劑量時能利用其氧化性破壞血紅細胞的細胞膜導致溶血性貧血，當含量在10100 mg L之間時基本沒有影響 二氧化氯消毒后的飲用水中ClO2-的最高濃度為1 mg L，遠遠低于10100 mg L，因此是安全的 這與液氯消毒產生致癌作用的氯化副產物形成對比。因此在使用二氧化氯消毒時必須要控制消毒副產物的問題?？刂葡靖碑a物的方法主要分成三大塊：第一是削減消毒副產物的前體物；二是消毒副產物的事后去除

14、；三是改變消毒方式，降低相關消毒副產物的生成?，F(xiàn)就針對控制二氧化氯消毒副產物的亞氯酸鹽的方法進行探究。2.1 亞氯酸鹽的來源二氧化氯在消毒時所產生的亞氯酸鹽的來源主要有三處，第一處是二氧化氯的自身衰減；第二處是原料帶入；第三處是二氧化氯自身氧化還原。此處所要去除的部分為前兩處，而這兩處的亞氯酸鹽所產生的原因主要是二氧化氯制備工藝技術的問題，同時也是二氧化氯自身性質所決定。有些人提出可以從源頭上減少消毒副產物的形成，采用先進的二氧化氯發(fā)生方法和設計優(yōu)良的發(fā)生器，以及高純度的反應原料，作為預氧化劑和初級消毒劑，盡量減少發(fā)生器產物中的副產物生成濃度，控制原料的流失通過提高消毒工序之前物理化學生物處理

15、等工序的效率，最大限度降低水體中的有機物含量，使水體中有機前驅物大量減少，從而有效地控制二氧化氯消毒副產物的形成。2.1.1 二氧化氯與水中可氧化物質反應二氧化氯在消毒過程中會氧化水中的一些還原性物質并生成亞氯酸鹽,其反應為1mol電子氧化反應:ClO2 +e-=ClO2- (1)ClO2-離子也是一種有效的氧化劑,它終將消耗在氧化還原中:ClO2-+4H+4e-=Cl-+2H2O (2)但在飲用水條件下消耗速率比ClO2低得多。在水處理條件下,大約50%70%參與反應的ClO2立即以ClO2-和氯化物的形式殘留,剩余的ClO2-通過方程式(2)的反應在配水中繼續(xù)降解,所以ClO2-與水中的物

16、質反應后主要是以ClO2-型體存在。在特殊條件下,如在堿性溶劑中ClO2會發(fā)生歧化反應,生成化學計量數(shù)為1mol的ClO2-和ClO3-:2ClO2+2OH-=ClO2-+ClO3-+2H2O (3)2.1.2 二氧化氯制備方法二氧化氯生產方法主要有亞氯酸鹽、氯酸鹽和電解法,由于發(fā)生器的設計、發(fā)生條件以及采用原料的不同,使得生產的ClO2中含有一些ClO2-和ClO3-。目前國內使用較多的二氧化氯發(fā)生器有以下幾種。電解食鹽水法電解法二氧化氯發(fā)生器采用新型隔膜電解技術，通過電解氯化鈉水溶液，產生以二氧化氯為主，同時含有過氧化氫、臭氧和氯氣多種氧化劑。這種方法的優(yōu)點是原料易得、運行費用較低，多種消

17、毒劑可相互協(xié)同作用，特別適合各種水質的消毒殺菌處理；其缺點是所產生的二氧化氯純度低，不適合用于需要高純二氧化氯的場合。氯酸鹽化學法。以氯酸鹽和酸反應制取二氧化氯，是目前國內二氧化氯發(fā)生器主流產品。原料一般使用氯酸鈉與工業(yè)鹽酸，其反應的方程式2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O（4）所產二氧化氯消毒劑含量達70%以上，其他為氯氣。這種方法操作簡單、使用方便，適用于各種條件下的水處理過程。氯酸鹽法同亞氯酸鹽法相比,明顯降低了二氧化氯的生產成本,但氯酸鹽法的缺點是會產生一定量的氯氣,影響二氧化氯的純度。（3）亞氯酸鈉化學法。采用亞氯酸鈉與鹽酸反應而生產二氧化氯，其反應的

18、方程式5NaClO2+4HCl=4ClO2+5NaCl+2HCl （5）二氧化氯純度很高，可達95%以上，而且其工藝先進，易于自動控制，國外發(fā)展相當迅速，主要品牌有德國普羅名特（Prominent）、美國米頓羅（MiltonRoy）等。2.1.3 影響二氧化氯發(fā)生器性能的重要因素氯酸鈉（或亞氯酸鈉）水溶液與鹽酸在負壓條件下，經供料系統(tǒng)定量輸送到反應系統(tǒng)中，在一定溫度條件下，經過負壓曝氣反應產生二氧化氯與氯氣的混合氣體，經吸收系統(tǒng)吸收制成一定濃度的二氧化氯消毒液，投入待處理的水中。從而起到消毒、殺菌、除藻等作用。2.1.3.1 反應物NaClO3濃度一般化學反應中，提高反應物濃度或降低生成物濃度

19、都有利于反應向生成物方向進行。但NaClO3溶液濃度過高，反應生成物NaCl在殘液中的濃度相應也高，會在反應器或投藥管中生成結晶，造成管路堵塞。2.1.3.2 酸當量濃度、還原劑比例NaClO3溶液加酸達不到一定的酸當量濃度，反應轉化率很低，速度很慢；作為還原劑Cl-加入的量少，NaClO3轉化率低，加入的量過多，反應將向副反應方向偏移，雖然NaClO3轉化率高，但ClO2得率低。2.1.3.3 反應壓力一般反應降低壓力有利于向生成氣體產物的方向進行。二氧化氯發(fā)生器的反應容器為密閉系統(tǒng)降低壓力有利于向生成氣體產物的方向進行。2.1.3.4 反應器結構對于化學反應能否按設計工藝要求進行，反應器的

20、結構設計很重要，要讓反應器的結構配置能滿足反應工藝條件。如反應物進料位置、方式、生成物出料位置、方式，反應物在反應器內流動狀態(tài)，需要加壓或減壓的方式。反應器的結構設計和配置選擇合理，不但能使反應過程順利完成，保證反應過程能達到理想的轉化率或得率，還使得整個設備具有很好的使用性能（安全、可靠、故障率低）。2.1.4 二氧化氯自身衰減在用ClO2作為消毒劑時,ClO2在光和熱的作用下岐解會產生一定量的ClO2-和ClO3-。影響二氧化氯自身衰減的因素中，光照強度pH溫度初始濃度。在陽光直射、沒有遮陽設施的的自然環(huán)境投加時，將會有相當大一部分二氧化氯得不到有效利用。2.2 亞氯酸鹽去除方法此處的思路

21、在于用化學法對產生的亞氯酸鹽進行去除。二氧化氯和亞氯酸鹽由于具有較強的氧化性，在一定條件下它們很容易被較強的還原劑還原而生成氯離子。在凈水工藝中去除二氧化氯和亞氯酸鹽的應用技術，基本上都是利用了這個原理，這包括還原性硫化物、亞鐵和活性炭吸附等方法。另外，臭氧等比二氧化氯氧化性更強的氧化劑，可以氧化水中的二氧化氯和亞氯酸鹽生成氯酸鹽。2.2.1 還原法2.2.1.1 SO2-SO32-還原法國外飲用水廠常采用此種方法去除水體中的二氧化氯和亞氯酸鹽。對于ClO2預氧化C12消毒工藝,在ClO2預氧化之后先通入過量的SO2，形成SO2-S032-水系,還原去除殘留的CIO2和產生的CIO2-,然后在

22、C12消毒階段再通入一定量的氯氣以除去過量的SO2和S032-離子,還可保持水體含有一定量的余氯,繼而保證持續(xù)消毒能力。pH值對SO2-S032-去除Cl02-有重要的影響,一般來說酸性條件有助于CIO2-的快速去除,堿性(一般pH=8.7-11.5),并且水體中存在溶解氧時，CIO2-的去除效果會有所降低，還可能導致生成ClO3-。對于一般的飲用水或微污染源水,水體中溶解氧的濃度較高,因此利用該方法去除CIO2-時勢必會產生一定量的CIO3-，這就給此技術的推廣應用帶來了很大的局限。2.2.1.2亞鐵還原法亞鐵離子本身具有的還原性能,可將亞氯酸鹽還原為氯離子的同時,自身被氧化成三價鐵離子,在

23、堿性條件下再結合OH-生成氫氧化鐵沉淀,該反應非常迅速，一般幾秒鐘內即可完成,最長情況下也只需幾分鐘。另外,在反應產物中沒有觀察到ClO3-,而還原產物只有C1-。因而,亞鐵還原亞氯酸鹽的方法被認為是最有應用前景的。該方法已有大量的研究,其反應機理為:4Fe2+12H2O4Fe（OH）3+4e-+12H+ （6）ClO2-+4H+4e-Cl-+2H2O （7）4Fe2+ClO2-+10H2O4Fe（OH）3（s）+8H+Cl-（8）這種方法的另一個優(yōu)點是亞鐵最終被氧化成三價鐵,正好可以作為絮凝劑,在水體中不但有利于絮凝的完成,而且可以減少混凝劑的投加量。2.2.2 吸附法活性炭降解ClO2-是

24、吸附和化學還原反應綜合的結果:首先發(fā)生的表面吸附作用，當ClO2-完全占據活性炭表面的吸附點位時,活性炭表面上的化學還原作用此時代替吸附起主導作用,成為去除CIO2-的主要途徑?；钚蕴客ㄟ^氧化還原反應降解CIO2-的過程可能是:第一步，Cl、ClO等自由基的生成,是由ClO2-和活性炭表面的自由活性基團反應的結果；第二步,活性炭繼續(xù)和第一步生成的主要副產物作用形成相關的氯化物,再經過一系列的反應最終的反應產物是C1-,CIO3-和O2，該過程當中可能有中間產物如C12O2,C12O3和HOCl等。研究發(fā)現(xiàn),在初始階段的吸附作用ClO2-的去除率高達約90%,后期的化學還原作用ClO2-去除率下

25、降僅為20%一30%。其反應過程可能如下：ClO2+C*Cl-+C*O2 （9）（9）式中,C*為活性炭表面,C*02為活性炭表面氧化物。當反應進行到一定程度時,反應速率也會迅速下降。顆?；钚蕴?GAC)和粉末活性炭(PAC)都可有效地去除CIO2-。但是采用粉末活性炭需要較高的投加量，且需要在較低的偏酸性條件下(pH=5.5-6.5)進行：粉末活性炭還有一個優(yōu)點在于它同時可以去除臭味。顆?；钚蕴恐饕⒃谥鶢钊萜髦?，水體呈流態(tài)通過活性炭柱?；钚蕴咳コ鼵IO2-工藝具有操作簡單,快捷方便處理量大的優(yōu)點,使得該工藝具有廣闊的應用空間。2.2.3 氧化法臭氧、氯氣可以氧化水中的ClO2-。其反應方程

26、式如下：ClO2-+O3=2ClO3-+O2 （10）ClO2-+Cl2=ClO2+Cl- （11）2ClO2-+Cl2+4OH-=2ClO3-+2Cl-+2H2O （12）可見，臭氧和氯氣等強氧化劑氧化亞氯酸鹽后的最終產物是氯酸鹽，雖減少了水體中的CIO2-但又增加了副產物CIO3-。因而，氧化法并不是一種理想的去除CIO2-的方法。2.3 二氧化氯消毒聯(lián)合消毒工藝在這方面的一個主要的思路是聯(lián)合消毒工藝在預氧化和消毒階段的應用，其主要目的是降低二氧化氯的投加量。亞氯酸鹽的生成量與二氧化氯的投加量成線性關系，用于消毒的二氧化氯有70%到80%會轉換成亞氯酸鹽。2.3.1 二氧化氯和液氯二氧化氯

27、和液氯之間有良好的協(xié)同消毒和維持余氯的互補作用。二者的投加次序十分重要，先加二氧化氯再加液氯能降低原水中的有機物轉化為三鹵甲烷的百分率，而先加液氯所生成的三鹵甲烷再加二氧化氯是無法將三鹵甲烷除去的故若想通過應用二氧化氯降低三鹵甲烷的形成量，則二氧化氯必須在投加液氯之前應用。2.3.2 二氧化氯和氯胺氯胺在水中停留時間長，消毒持久，較穩(wěn)定，能減少三鹵甲烷和氯酚的生成，減輕臭味，抑制管網中鐵細菌的產生 氯胺與二氧化氯聯(lián)合后，可以彌補其消毒效果差的缺點，實踐表明氯胺投放量在二氧化氯后消毒效果更好。2.3.3 二氧化氯和次氯酸鈉有文獻記載的二氧化氯與次氯酸鈉聯(lián)用降低亞氯酸鹽的生成量。其思路是用次氯酸鈉

28、代替二氧化氯消毒，但保留二氧化氯預氧化。次氯酸鈉作為另一種高效、廣譜、安全的消毒劑，其消毒原理是次氯酸鈉水解生成次氯酸，次氯酸進一步分解生成新生態(tài)氧O使細菌體、病毒和蛋白質等物質變性，從而殺死細菌等病原微生物，其消毒效果取決于水中次氯酸的含量。聯(lián)用結果不僅確保了水質消毒效果，而且使水中的亞氯酸鹽濃度大幅度降低并穩(wěn)定達標。2.3.4 結論二氧化氯聯(lián)合消毒的類別多種多樣，其基本思路在于用另外一種氧化消毒方式代替二氧化氯，使得二氧化氯的投加量降低。聯(lián)用的基本原則是優(yōu)劣勢互補，即在減少二氧化氯投加量的前提下代替二氧化氯的氧化，同時利用二氧化氯消毒的優(yōu)點彌補自身的缺陷。如紫外線和超聲氧化等，其在消毒中都

29、具有氧化消毒的效果，但其持續(xù)消毒能力不佳。聯(lián)用后即能利用其氧化功能代替一部分二氧化氯的氧化功能，降低二氧化氯所產生的副產物，又能利用二氧化氯的持續(xù)消毒能力。3 總結超聲技術與二氧化氯消毒在水處理的應用中有許多相似點，最主要的體現(xiàn)是氧化功能。關于利用超聲的空化作用分解的自由基的強氧化作用和二氧化氯自身的強氧化性質在水處理中的應用的文獻不在少數(shù)，經過特定的條件優(yōu)化后都會取得理想的處理效果。兩者在水處理應用中有不少的交集，其中較多敘述的是氧化除藻功能。超聲除藻和二氧化氯預氧化除藻在水處理應用中有較為廣泛的應用，特別是在一些常規(guī)的水處理工藝里的具體應用。超聲除藻技術以其清潔、高效、 反應條件溫和、速度

30、快等顯著特點，受到了越來越多的關注；二氧化氯作為一種較強的氧化殺菌劑，對藻類具有良好的去除效果，同時又不產生顯著量的有害有機副產物。除了除藻技術之外，兩者的相似氧化功能還體現(xiàn)在氧化降解有機物、除臭、去色等水處理工藝。但兩者即使從氧化功能的角度看有許多相似點，其作用機理卻大有不同。在氧化除藻的角度看，超聲波主要是利用機械力和空化效應產生的沖擊波、高溫高壓、射流等，對藻細胞結構和功能及生物活性進行破壞。二氧化氯預氧化除藻主要是利用二氧化氯本身的強氧化性，在水中以中性分子存在，對微生物細胞壁有較強的吸附和穿透能力以破壞細胞結構。再者兩者在水處理中也有不少的弊端，總體來說超聲技術的能耗和二氧化氯消毒副

31、產物的問題最為突出。單獨使用的缺陷使得兩者與其他處理方法聯(lián)合使用成為熱門方向。二氧化氯本身是作為氯消毒的代替物以降低消毒副產物的毒害性，便有二氧化氯與氯聯(lián)合消毒的應用出現(xiàn)。超聲技術關于在水處理應用中的聯(lián)合使用也有許多實例，如超聲-高級氧化技術、超聲-活性炭、超聲、微生物處理、超聲-石墨、超聲-氣浮、超聲-膜處理、超聲-混凝、超聲-消毒技術等方面。超聲與許多的水處理工藝聯(lián)合使用后可以達到自身能耗降低同時增強處理效果的目的，但大部分還處于研究階段，投入大規(guī)模的應用之前還有許多地方需要完善。 單從常規(guī)給水處理中的預氧化階段來分析，超聲的高級氧化技術和二氧化氯氧化性的重合性大小決定是否可以將兩者完全替

32、換。二氧化氯在預氧化處理中的投加也會在一定程度上產生亞氯酸鹽和氯酸鹽，降低投加量也是使用二氧化氯的要點之一。預氧化的目的除了除藻的功能以外，更重要的是保證后面消毒工藝的安全性，及降低消毒副產物的前驅物。超聲技術在此方面的的應用，特別是給水工藝的預氧化的應用的報道并不是特別的多。超聲技術作為預氧化的應用在工業(yè)廢水處理方面卻有許多篇幅報道，主要是針對特定有機物的降解。超聲技術應用在給水處理的預氧化的難點個人估計主要有以下幾點（1）能耗成本。超聲技術耗能的限制一直是限制起大力發(fā)展的阻力之一，若在結算成本階段不能體現(xiàn)優(yōu)勢或者說處理效果達不到常規(guī)處理效果，則大大降低其應用性。（2）技術控制難度。影響超聲技術處理效果的有許多因素，不同的頻率聲場強度對應的處理物都會不同。若無強厚的處理數(shù)據庫智能支持調控，則無法應對突變性的水質