2013.03.29

超声波清洗:膜的终极清洗方案

  超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。

  谈及水处理技术不得不说到膜技术,作为材料科学和过程工程等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的膜技术,在全球范围内受到了前所未有的高度重视。膜产业被誉为发展潜力巨大的朝阳产业,在21世纪的环保、能源、化学工程与生物工程等产业中将扮演者战略性角色。从本世纪伊始,全球膜市场保持着抢进的增长势头。膜法水处理技术与传统水处理技术相比,具有三个明显的优点:

  第一,也是最重要的一项就是占地面积——膜工艺占地面积小,为用户节省土地成本,在土地资源紧张的情况下是个很重要的优点。

  第二,膜工艺还有一个重要的优势——与传统的污水处理方法比较,它处理出来的水质非常稳定。传统方法,比如活性淤泥法的问题是,如果污水水质不一样,加药量就要有所改变,调整运行需要很好的经验,很难做得非常完美。所以用传统方法处理出来的水质会有变动,时好时坏。而膜是单纯的物理分离方式,不管水质怎样,得到的水永远是一样水质的,不会因为处理工艺、技术、操作或原水的水质而发生变化。

  第三,就是人工成本较低。有人说,膜法的人力成本仅仅是传统法的1/10。而且传统法必须有一些有经验的运行操作工去管理,而膜的特点就是可以做成高度自动化,实现无人全自动处理,所以人力成本是非常节省的。    但是相对传统的水处理技术,膜由于技术流程的问题,在压力下不可避免的会被栓塞,会被污染,会断丝,必须定期舒塞,清洁,检查,后期运营成本相对较高,且容易造成二次污染。企业承受不住高昂的水处理成本,不得不回归传统水处理技术,处理费时费事质量也难以得到保障,形成了一个恶性循环,最终导致水资源的浪费和污染。

  目前膜的优点没有完全展示出来,有一个很大的原因,是膜的清洗问题没有彻底解决,现在膜的清洗方式是在线气水结合反冲洗,离线化学药剂清洗,压力反冲洗与药剂化学清洗,从清洗的角度上分析,这种清洗效率是极低的,造成膜的渗透力减弱,也就造成效率减低,膜的寿命碱短。

  这里介绍一种在工业应用上先进的清洗方式——超声波清洗。

  超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。

  超声波清洗的基础:

  (1)空化作用:空化作用就是超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向液体进行透射。在减压力作用时,液体中产生真空核群泡的现象,在压缩力作用时,真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力,由此剥离被清洗物表面的污垢,从而达到精密洗净目的。

  (2)直进流作用:超声波在液体中沿声的传播方向产生流动的现象称为直进流。声波强度在0.5W/cm2时,肉眼能看到直进流,垂直于振动面产生流动,流速约为10cm/s。通过此直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌,污垢表面的清洗液也产生对流,溶解污物的溶解液与新液混合,使溶解速度加快,对污物的搬运起着很大的作用。    (3)加速度:液体粒子推动产生的加速度。对于频率较高的超声波清洗机,空化作用就很不显著了,这时的清洗主要靠液体粒子超声作用下的加速度撞击粒子对污物进行超精密清洗。

  超声波清洗的原理:

  由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质---清洗溶剂中,超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的直径为50-500μm的微小气泡,存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长,而在正压区,当声压达到一定值时,气泡迅速增大,然后突然闭合。并在气泡闭合时产生冲击波,在其周围产生上千个大气压,破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中,当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面是,油被乳化,固体粒子及脱离,从而达到清洗件净化的目的。在这种被称之为“空化”效应的过程中,气泡闭合可形成几百度的高温和超过1000个气压的瞬间高压,连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面,使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落,从而达到物件表面清洗净化的目的。

  利用超声波清洗膜的方式:

  1、在线清洗:小型一体化的膜水处理处理设备,可以结合膜的排列方式,结合超声波清洗,设计成一体化形式。

  2、离线清洗:停机后的离线清洗,目前一般都是采用化学清洗方式,采用超声波清洗,可以大大节省人力,提高清洗效率与清洗效果。