（动力工程及工程热物理专业论文）超声破解技术在污水污泥处理中的应用研究.pdf

study on ultrasound disintegration techniques for sewage sludge a thesis submitted to chongqing university in partial fulfillment of the requirement for the degree of master of engineering by wu anfeng supervisor: ass. prof. xiaolong gou major: power engineering and engineering thermophysics college of power engineering of chongqing university , chongqing, china april, 2008 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 i 摘 要 污水污泥是城市污水处理厂的副产物，其成分非常复杂，含有大量的有机物， 如果不加以处理，会对环境造成二次污染。对污泥的处理主要包括去除有机物的 “稳定化”过程以及减小污泥体积的“脱水”过程。 最常用的污泥稳定化工艺是厌氧消 化工艺，其“水解”过程是一个限速步骤，需要 20 天以上的时间，这是因为有机物 质大多存在于污泥絮体结构和细胞中，其结构十分稳定，难以被破坏，因此，对 污泥进行破解具有重要的意义。 功率超声对污泥的破解一方面使得污泥絮体和细胞结构被破坏，释放出里面 的有机物质，提高了后续的消化过程的效率；另一方面，一定强度的超声作用还 可以释放细胞内部水分，促进微小污泥颗粒的混凝，改善污泥的脱水性能。相比 于其它破解技术，超声破解还具有无二次污染、设备简单、成本较低等优点，有 着广阔的发展前景。 本文通过物理实验对超声破解污泥的过程进行研究，实验采用了工业应用中 常用的 20khz 的超声频率，在 120w、240w、400w、720w、1000w五个不同功 率的超声作用 60min， 结果表明： （1）考虑破解效果和能量消耗的综合效果， 720w 是最佳功率选择，其 scod 值从 192mg/l 增加到 6186mg/l，破解程度达到 60%以 上，破解效果明显。 （2）通过对能量消耗 v e的考察，可以发现当 v e超过 6000kj/l 以后，破解效果的变化不再明显，而且，在相同的能量消耗下，高强度加短作用 时间的方式破解效果更好。 （3）在 120w 超声功率下作用 60min 后上清液浊度从 39.3ntu 下降到 27.8ntu,上清液比率从 0.25 下降到 0.1833；其它作用方式下，除 了在 240w 作用的前 10min 内，这两个指标有所降低外，其它都呈增长趋势，这 意味着在得到较好破解效果的同时，却降低了污泥的脱水性能，因此，实际处理 时，应根据处理目的综合考虑，选择合适的处理条件。 超声破解的主要动力是声空化过程，本文建立了超声空化气泡动力学过程的 数学模型，数值模拟结果表明，空化强度随频率增加而降低，随驱动声压加大而 增强，但过大的声压反而会导致空化强度降低，同时分析了反应体系内气体种类 等其它因素的影响。 通过物理实验和数值模拟结果的比较，表明超声能量输入的强度对超声破解 效果和超声空化强度的影响具有一致性，证明了声空化在破解过程中所起的重要 作用，同时，也为超声破解过程的运行条件提供了一些定性的理论基础。 关键词关键词：污泥，超声破解，声空化，数值模拟 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 ii abstract sewage sludge, containing a mass of organics, is the products of wastewater treatment plant, its necessary to deal with sludge to avoid “secondary pollution”. the main works of sludge treatment include “stabilization process” which removes the organics and “dewatering process” which reduces the volume of sludge. currently, “anaerobic digestion” is the most widely used digestion method. but “hydrolysis” is a rate-limiting step during digestion treatment. this is because the sludge flocs and cell wall is vary steady and its difficult to break them by biological treatment. so sludge pretreatment by disintegration is significant. ultrasound disintegration destroy the cell wall of sludge and release the intracellular materials to the aqueous phase. in addition, ultrasound promotes the dewatering capability by helping the coagulation of sludge particulates. compare to other disintegration techniques, ultrasound disintegration has some merits such as it wont generates secondary toxic compounds、 compact equipments and installations、 low cost and so on. this paper research the ultrasound disintegration process by experimental analysis. using the popular frequency of 20khz in industry application, and the power are 120w 、 240w、 400w、 720w and 1000w respectively. the results show that： (1) 720w is the best power choice integrating the disintegration effect and energy cost. after 60min disintegration time with the power of 720w, scod of sludge has increased from 192mg/l to 6186mg/l,disintegration degree reach 60%. the effect is obvious. (2)when energy cost ev reached 6000kj/l, the changing of disintegration effect is no longer obviously. in addition, under the same energy cost, the higher intensity of ultrasound would get a better disintegration effect. (3)after ultrasound disintegration with the power of 120w and the disintegration time of 60min, the turbidity of the supernatant after centrifugation decrease from 39.3ntu to 27.8ntu. the percentage of the supernatant after centrifugation also decrease from 0.25 to 0.1833, under other treatment conditions, this two data increase excepted 240w within 10min.this implied that the dewatering capability of sludge was increasing. so we should choose right disintegration conditions according to the purpose of treatment. the primary cause of ultrasound disintegration is acoustic cavitation, this paper builds the dynamic model of cavitation bubble. the simulation results show that the 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 iii cavitation intensity is decreasing as the ultrasound frequency increases. along with the increase of sound pressure ,the cavitation intensity is also increasing. but when sound pressure increase to a certain value. the cavitation intensity would fall off. the comparison between experimental analysis and simulation results shows that there is a consistency in the influence to disintegration effect and cavitation intensity with different ultrasound power. these results prove the fact that acoustic cavitation is the main reason for ultrasound disintegration. the experimental and simulation results will provide theoretical bases to choose operating conditions in the process of ultrasound disintegration. keywords ： sludge, ultrasound disintegration, acoustic cavitation, numerical simulation 重庆大学硕士学位论文 目 录 iv 目 录 中文摘要中文摘要 . i 英文摘要英文摘要 . ii 1 绪绪 论论 . 1 1.1 选题意义选题意义 . 1 1.2 污泥处理处置现状及其存在的问题污泥处理处置现状及其存在的问题 . 2 1.2.1 污水污泥的来源 . 2 1.2.2 污泥处理处置工艺流程 . 3 1.2.3 污泥处理存在的问题及污泥破解的意义 . 5 1.2.3 污泥破解技术 . 6 1.3 超声破解污泥技术超声破解污泥技术 . 7 1.3.1 超声及其在工业上的应用 . 7 1.3.2 超声破解污泥的优点 . 8 1.3.3 超声破解污泥发展现状 . 9 1.4 本文的研究目的和研究内容本文的研究目的和研究内容 . 10 2 超声破解污泥的机理分析超声破解污泥的机理分析 . 12 2.1 超声基础理论超声基础理论 . 12 2.1.1 声压 . 12 2.1.2 质点振动速度与声速 . 12 2.1.3 声能密度 . 13 2.1.4 声功率 . 13 2.1.5 声强 . 13 2.2 超声破解污泥的机制超声破解污泥的机制 . 14 2.2.1 声空化效应 . 14 2.2.2 其它效应 . 15 2.3 超声空化的产生超声空化的产生 . 15 2.3.1 空化气泡的形成 . 15 2.3.2 空化发生条件及空化核的稳定存在形式 . 16 2.3.3 超声空化阈值 . 17 2.4 声化学反应器声化学反应器 . 18 2.4.1 产生超声的方法 . 19 2.4.2 声化学反应器类型 . 19 重庆大学硕士学位论文 目 录 v 2.5 本章小结本章小结 . 20 3 超声破解污泥实验研究超声破解污泥实验研究 . 22 3.1 实验仪器及分析方法实验仪器及分析方法 . 22 3.1.1 实验材料与装置 . 22 3.1.2 分析方法 . 23 3.1.3 超声能量输入的量化指标 . 25 3.2 实验结果及实验结果及分析分析 . 26 3.2.1 污泥化学特征的变化 . 26 3.2.2 污泥物理特征的变化 . 34 4 超声破解过程中空化气泡动力学数值模拟超声破解过程中空化气泡动力学数值模拟 . 40 4.1 气泡动力学模型及其研究意义气泡动力学模型及其研究意义 . 40 4.2 气泡动力学模型的建立气泡动力学模型的建立 . 41 4.3 模拟结果模拟结果 . 43 4.3.1 稳态空化下的气泡运动 . 43 4.3.2 瞬态空化及各个超声参数的影响 . 46 4.4 本章小结本章小结 . 51 5 结论与展望结论与展望 . 53 5.1 实验结果与数值模拟结果的对比实验结果与数值模拟结果的对比 . 53 5.2 展望展望 . 54 致致 谢谢 . 55 参考文献参考文献 . 56 附附 录录 . 59 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 1 1 绪 论 1.1 选题意义 随着我国经济的发展和城市化进程的加快，废水排放总量逐年增加，根据 2005 年中国环境状况公报的数据1，2005 年全国废水排放总量达到 524.5 亿 吨，化学需氧量排放量达到 1414.2 万吨，氨氮排放量达到 149.8 万吨。污染物排 放量的增加势必将导致污水处理厂处理污水的剩余产物污水污泥产生量的增加， 城市污水污泥成分复杂，通常含有 50%以上的有机物，还包括病原微生物、寄生 虫卵及重金属、盐类等，极易腐败，并产生恶臭，容易对周围环境造成二次污染。 因此，对于污水污泥中的有害物质必须予以去除，即所谓的污泥“稳定化”。稳定化 的目的是降解污泥中易腐化发臭的有机物，减少液体和固体数量，减少病原菌， 消除臭味。目前污泥稳定化的技术有厌氧消化、好氧消化等，应用最广泛的是厌 氧消化工艺。另一方面，污泥还具有含水率高的特点，一般高达 95%99%，大量 的水分导致污泥体积庞大，加重了后续处理的体积负荷，而且不利于运输和最终 处置，因此，对污泥进行脱水处理，将污泥中的水分分离出来的“脱水”过程也 是污泥处理中的一个重要环节。 在我国，污泥处理与处置尚处于起步阶段，在全国现有污水处理设施中，污 泥处理工艺和配套设施极不完善，有污泥稳定处理设施的还不到 25%，处理工艺 和配套设备完善的不到 10%2。造成这一现状的主要原因是由于污泥数量的庞大， 以及由于污泥具有难以水解的特点，使得污泥稳定化过程进行的非常缓慢，通常 需要 20 天甚至更长的时间，过长的污泥停留时间还使得污泥消化池占地面积大， 保温消耗能量高，导致污泥的稳定化过程需要耗费大量的材料、动力、人工及运 行管理方面的费用。据统计，发达国家污水污泥处理的费用占到污水处理厂总费 用的 30%50%，而在我国，这个比例通常低于 10%2。 对污泥进行破解，破坏污泥的絮体结构和细胞壁，使其释放出其中的有机物 质，能够促使污泥在很短的时间内完成水解过程，极大的缩短污泥消化的时间， 同时，污泥的絮体结构和细胞被破坏时，可能会释放出其中难以去除的细胞结合 水，提高其脱水性能，减小污泥的体积。传统的污泥破解技术包括高压喷射、机 械研磨、高温加热、化学氧化等方法。这些方法都具有各自的缺点，如机械方法 的高能耗、加热法对设备的腐蚀、化学法需要高投药费用，而且最佳投量与投加 方式控制复杂3。功率超声在液体介质中传播时可以产生热效应、机械振动效应和 空化效应，这一系列的效应也能使污泥被破解，而且具有设备简单、无二次污染 等优点，因此，超声破解污泥是一个有着广阔前景的研究方向，但是功率超声破 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 2 解污泥大多还处于实验室研究阶段，其破解机理目前尚不完全清楚，本文通过物 理实验研究不同的超声参数对超声破解污泥的影响，寻找更合适的超声处理条件， 同时探讨破解主要动力声空化的发生过程，并对空化气泡的运动过程进行数 值模拟，以建立空化强度和超声参数之间的定性关系。并通过数值模拟和实验结 果的比较，得出一些超声运行参数条件、空化强度、破解效果之间关系的定性结 论，希望能对功率超声在污泥破解中的应用提供一定的理论依据。 1.2 污泥处理处置现状及其存在的问题 1.2.1 污水污泥的来源 污水污泥是城市污水处理厂的产物，目前，大多数城市污水处理厂对污水的 处理都是采用活性污泥法，这是一种生物处理的方法，该方法是在人工充氧的条 件下，对各种微生物群体进行培养和驯化，形成活性污泥，利用活性污泥的吸附 和氧化作用，分解去除废水中的有机物。最普遍使用的工艺流程如图 1.1 所示： 图 1.1 活性污泥法处理污水的流程 fig 1.1 flow chart of activated sludge process 如图 1.1 所示，待处理的污水首先进入初沉池内经过物理沉淀过程，主要目的 是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，污水经过沉淀后进入曝气池，曝气池 中的活性污泥，即各种好氧微生物具有吸附、氧化能力，长时间与污水的接触可 以分解去除污水中的有机物，然后污水和污泥一起流入到二沉池内进行泥水分离， 分离后的上层液体作为出水被排放，下层的污泥大部分再回流到曝气池加以利用， 以保持曝气池内一定的活性污泥浓度，多余的部分则被排出活性污泥系统，称为 剩余污泥4。 活性污泥法对废水的处理过程实质上是通过微生物的代谢作用及物理化学方 法，将污水中的污染物从污水液相中转移到污泥固相中，即污染物的相转移，在 这一过程中，处理了污水后的活性污泥一部分要回流到曝气池，称为回流污泥， 剩下的都变成了需要被处理处置的对象，即剩余污泥。 出 水 曝气池 二沉池 初 沉 池 进 水 剩余污泥 回流污泥 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 3 1.2.2 污泥处理处置工艺流程 当今国内外污泥处理所依循的原则均是“减量化、稳定化、无害化和资源化”。 “减量化”即从污泥的源头削减剩余污泥的产量，是通过物理、化学、生物等手段， 主要依靠降低微生物产率以及利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解，使污水处 理设施向外排放的生物量达到最小，从根本上减少污泥量2。“稳定化”针对的是已 经产生的污泥，其目的是去除污泥中的有害物质，然后对其进行无害化和资源化 处置。根据污泥性质、类型以及污水处理厂处理能力的不同，污泥的处理工艺可 能有多种不同的选择，图 1.2 为一般的污泥处理处置流程。 图 1.2 污泥处理处置流程 fig 1.2 flow chart of sludge treatment and ultimate disposal 如图 1.2 所示，污泥的处理过程主要包括： 待处理的污泥 浓缩(机械浓缩、气浮浓缩、重力浓缩） 稳定化(厌氧消化、好氧消化) 调理（化学调理、加热调理） 、消毒 脱水（自然干化、机械脱水） 干 燥 焚 烧 处置与利用 堆肥 填地、填海 建材利用 其他资源利用 农 用 处置与利用 处置与利用 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 4 污泥浓缩 从沉淀池出来的污泥含水率很高，而且含有大量与污泥固体泥水分离的污泥 自由水，可以通过简单的浓缩过程来去除这部分水，达到污泥“减容”的目的，浓缩 池分离出来的污水通常返回到处理厂的进口处再次处理。浓缩产生的可用于脱水 处理的浓缩污泥，甚至可用于土地回用。污泥浓缩方法主要有重力浓缩、气浮浓 缩、机械浓缩。 污泥稳定化 “稳定化”过程的主要目的是将污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物， 目前 最常用的稳定化工艺是厌氧消化和好氧消化工艺。 好氧消化过程是基于微生物的内源呼吸原理，即污泥系统中的基质浓度很低 时，微生物将会消耗自身原生质以获取维持自身生存的能量。消化过程中，细胞 组织将会被氧化或分解成二氧化碳、水、氨氮、硝态氮等小分子产物，好氧消化 过程反应速度快，构筑物简单，基建费用低，而且运行操作方便，最终产物在生 物学上较稳定，没有气味，得到的污泥肥料价值高，环境卫生条件好5。 好氧消化过程也具有缺点，如供氧需要动力，将耗费更多的运行费用；不能 产生可利用的甲烷气体；处理后的污泥脱水性能差；固体去除率受温度波动影响 较大5。 目前，国内外应用更广泛的污泥稳定化工艺是厌氧消化工艺，污泥的厌氧消 化是指污泥中的有机物在无氧条件下被厌氧微生物最终分解成甲烷和 co2的过 程。这是一个极其复杂的过程，一般将厌氧消化的过程分为三个阶段，第一阶段 在水解和发酵细菌的作用下，使碳水化合物、蛋白质、脂肪水解和发酵，转化成 单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、co2、氢等；第二阶段，在产氢产乙酸菌的作用下， 把第一阶段的产物转化成氢、co2和乙酸等；第三阶段，通过产甲烷菌的作用，将 第二阶段产物转化为甲烷2。 厌氧消化工艺具有如下优点：相比好氧消化，有机物降解效率更高，最终的 污泥产量低；其无氧条件无需供氧，降低了能量消耗，而且可以产生甲烷，对其 加以利用可以极大的减少运行费用；应用性广，既可以处理高浓度有机废水，又 适合处理生活污水。 污泥脱水 如前所述，污泥含有大量的水分，通过浓缩的方法可以去除大量的污泥自由 水，但存在于污泥絮体之间以及细胞内部的水分只有通过机械或热处理的方法来 去除，甚至无法去除或效果不理想。 污泥最终处置 污泥经过减容、稳定、脱水、无害化处理后，根据污泥的性质成分可以作为 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 5 焚烧、农业肥料、建材利用、填海填地或排海等作为最终的处置方式。 1.2.3 污泥处理存在的问题及污泥破解的意义 如图 1.2 所示，有些污水处理厂的污泥处理工艺中并没有污泥稳定化这一流 程，有的污泥甚至在浓缩处理后在未脱水的情况下被直接农用，未经稳定处理的 污泥含有大量有害物质，将对环境造成严重的二次污染。据统计，我国城镇污水 污泥中有 55.7%没有经过任何稳定处理5，造成这一现状的原因主要是对于污水处 理厂来说，污泥稳定化过程将耗费大量的时间、成本和运行费用。因此污泥的稳 定化成了令污水处理厂很头痛的问题，再加上设计、管理方面的落后的原因，使 得污泥不能得到有效处理。 污泥的稳定化是污泥处理的关键步骤，针对应用最广的厌氧消化技术，如前 所述，消化的第一阶段存在着“水解”这一限速步骤，由厌氧消化的原理可知，消化 的第一个步骤是将不溶性大分子有机物如蛋白质、碳水化合物、脂类等水解成小 分子，然而，污泥中的大部分有机物都存在于污泥絮体以及细胞内部，细胞壁由 复杂的有机物质构成，如肽聚糖，磷壁质和难生物降解的复杂多糖，其结构十分 稳定，难以被破坏，这将导致消化过程需要很长的污泥停留时间和更大的消化池 体积，一般污泥消化的时间都在几十天左右，污泥消化池的体积也非常庞大，这 都是造成消化过程不经济的重要原因，如果能够加速水解过程，提高厌氧消化效 率，则可以在很大程度上改善污泥处理效果，减少投资和运行的费用。 同时，污泥庞大的体积也会给污泥的处理、运输和利用带来很大的困难，所以 必须对污泥进行脱水处理，污泥是一种含水率很高的固液混合物，水分以不同的 形式存在与污泥固体中，根据污泥中所含水分与污泥结合的情况，污泥中的水分 可分为： 自由水（不直接与污泥结合的水分） 间隙水（存在于絮体或有机体的空隙之间） 毛细水（颗粒之间的毛细管所含的水分） 结合水 细胞内部水（存在于细胞的内部） 表面吸附水 其中，自由水与污泥可以通过简单的浓缩方法达到泥水分离，然而结合水则 需要通过脱水处理来去除，污泥中的结合水的存在形式如图 1.3 6。 如图 1.3 所示， 间隙水存在于污泥絮体或细胞的空隙之间， 外界条件变化时(如 污泥结构被破坏时)可变成容易去除的自由水。然而，毛细水、细胞内部水和表面 吸附水与污泥结合程度都较大，不能通过简单的方法除去，必须用机械脱水等复 杂手段来去除。 污泥经适度超声处理后,其絮凝脱水性能会得到明显改善,原因在于超声降低 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 6 了污泥的粘度及污泥颗粒的边界层效应,同时增强了污泥颗粒的有效碰撞;此外,超 声处理也使得絮凝剂对污泥颗粒的吸附总量增加,这为絮凝过程创造了有利条件。 图 1.3 污泥结合水存在形式 fig 1.3 exiting form of water in sludge 综上所述，污泥细胞的结构特性和水分的存在方式是形成污泥消化和脱水过 程瓶颈的重要原因，如果能破坏污泥细胞的细胞壁，释放其中的有机物质、促进 固液分离，将改善污泥消化和脱水过程，使得最终得到的污泥对环境的危害性更 小，而且减轻了处理处置费用的负担。 1.2.3 污泥破解技术 污泥破解是指通过一定的方法，破坏污泥的絮体结构、细胞壁，溶出胞内物 质3。目前，污泥破解可通过物理(机械)方法、热力方法、化学或生物方法等途径 来达到目的，如表 1.1 所示3,7。 表 1.1 中的污泥破解方法有各自的缺点，机械方法需要耗费高能量输入，热力 方法也比较耗能，而且容易造成设备的腐蚀，化学方法要耗费大量的化学药剂， 而且投加量和投加方式难以控制，同时还会增加污泥中的各种离子的浓度。相比 之下，超声破解污泥技术具有环保的优点，不会对环境造成二次污染，一定强度 和时间的超声作用还可以改善污泥的脱水性能，而且超声设备简单，利于推广， 具有成本低的优点。 但是超声破解污泥技术还有破解机理尚不完全清楚，能量消耗还有待于降低 等缺点。 间隙水 表面吸附水 细胞内部水 毛细水 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 7 表 1.1 污泥破解技术 table 1.1 sludge disintegration techniques 破解方法种类 破解技术及原理 机械方法 高压喷射(将污泥通过喷嘴喷射至平板撞击破解) 珠磨法(利用珠磨机旋转带来的碰撞与滚动破解) 超声波法(超声空化等效应) 热力方法 高温加热(高温引起细胞质膜性质改变) 电子法 电子脉冲 化学方法 臭氧氧化法(氧化作用) 湿式氧化法(氧化作用) 氯气氧化法(氧化作用) 组合方法 碱解法(直接溶解脂类物质使细胞破解) 超声波+碱解方法 热解+碱解方法 热解+氧化方法 1.3 超声破解污泥技术 1.3.1 超声及其在工业上的应用 弹性媒质中传播的应力、质点位移、质点速度等量的变化称为声波，当其频 率高到超声的频率范围时，则称为超声波8。超声波的频率一般大于 20khz，有的 文献也将 18khz 作为频率低限。 超声波是声波的一种，也是一种波动形式，因此它可以作为探测与负载信息 的载体或媒介；同时超声波又是一种能量形式，当其强度超过一定值时，可以去 影响和改变媒质的性质和结构9， 因此根据超声用途的不同可以将其简单的分为检 测超声和功率超声两种。 检测超声利用了超声波的传播和信息载体的特性来测量和反应对象的各种物 理化学性能、几何尺寸参数等。超声检测是超声技术应用最广泛的领域之一，例 如超声工业检验(无损探伤)， 可发现工件内部较小的裂纹等缺陷； 在工业测量方面， 超声波可用于测量材料厚度、流速流量、液体液位以及浓度、密度、粘度等。具 有穿透力强，灵敏度高，设备轻便，操作安全等优点。在医学领域的超声诊断也 是检测超声的一种利用形式，即将超声检测技术应用于人体，通过测量了解生理 或组织结构的数据和形态来发现疾病，是一种无创、方便、直观的有效检查手段， 其中应用最广的当属 b 型超声检查。 本文研究的对象是具有更大功率和声强的功率超声，功率超声的应用是对超 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 8 声波能量形式的利用，通过超声能量对物质的作用来改变或加速改变物质的一些 物理、化学和生物特性或状态，强超声在媒质的传播中产生的一系列机械效应、 热效应、理化效应是功率超声的主要作用形式，在工业上，功率超声的主要应用 及其原理如下： 超声清洗,其主要作用机制是超声空化作用，在超声声场下，存在于液体中 的微气泡将产生高频振动，当驱动声压达到一定值时，气泡将迅速的膨胀至初始 半径的几倍乃至几十倍，在接下来的超声周期内，气泡又会被迅速压缩，闭合， 在气泡闭合时会产生冲击波，同时在周围产生上千个大气压和几千度的高温，这 一极端的物理条件足以使不溶性污染物遭到破坏而分散于清洗液中，从而得到了 清除。 超声焊接，包括超声金属焊接和超声塑料焊接，早在 30 年代超声能用于焊 接的特点被偶然发现，但到目前为止，其作用机理还不十分清楚，对于超声金属 焊接，一般认为是超声的高频振动，在适当压力下通过冷磨及水平运动把金属材 料表面分子相互渗合，从而达到焊接的目的，超声塑料焊接则主要是对振动能量 通过摩擦方式加以利用，产生局部高温而使塑料溶化。超声塑料焊接只能焊熔点 低的热塑性塑料。 超声加工，包括磨料冲击加工、超声切削加工、超声磨削加工、超声光整 加工、超声塑性加工，超声加工是利用超声波的机械振动在有磨料的液体介质中 或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料， 以及利用超声波振动使工件相互结合的加工方法。除了利用了超声振动的机械效 应外，超声波通过磨料悬浮液产生的空化作用也会强化加工过程的进行。 在生物