超聲波除藻技術
20世紀90年代日本開始進行超聲波抑藻殺藻技術的研究,目前在千葉湖進行較大規模的試驗。我國清華大學等單位也進行了一定研究。初步結果表明,適當頻率和強度的超聲波處理5min就可以嚴重抑制藻類生長(減少50%)。高效、迅速、簡單、無二次污染等顯著優點使得超聲波抑藻殺藻具有很大的吸引力。
超聲波是指振動頻率大于20KHz以上的(還有一種說法是振動頻率大于16KHz以上),其每秒的振動次數(頻率)甚高,超出了人耳聽覺的上限(20000Hz),人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲波是物理介質中的一種彈性機械波,和電、磁、光等同樣是一種物理能量形式,超聲和可聞聲本質上是一致的,它們的共同點都是一種機械振動,通常以縱波的方式在彈性介質內會傳播,是一種能量的傳播形式,其不同點是超聲頻率高,波長短,在一定距離內沿直線傳播具有良好的束射性和方向性。超聲波能在水中產生一系列接近于極端的條件,如超過重力加速度幾萬倍的質點加速度,空化泡破裂產生的瞬間高溫和高壓(4000K,500大氣壓)、急劇的放電,以及強烈的沖擊波和射流等。由此衍生的二次波、輻射壓、聲捕捉、自由基、氧化劑等也可能較大程度地改變介質性質。
超聲波在傳播時,方向性強,能量易于集中; 能在各種不同媒質中傳播,且可傳播足夠遠的距離;超聲波是一種波動形式,它可以作為探測與負載信息的載體或媒介(如B超等用作診斷);超聲波同時又是一種能量形式,當其強度超過一定值時,它就可以通過與傳播超聲波的媒質的相互作用,去影響,改變以致破壞后者的狀態,性質及結構(用作治療)。可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播;超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。 超聲波在液體介質中傳播時,可在界面上產生強烈的沖擊和空化現象。
根據超聲波這種特點,比利時科學家Hilaire Thomas先生于1999年發明了第一臺超聲波除藻設備,其主要目的是解決開放性水域中的水藻問題。超聲波可能的抑藻殺藻機理有:破壞細胞壁、破壞氣胞、破壞活性酶。高強度的超聲波能破壞生物細胞壁,使細胞內物質流出,這一點已在工業上運用。藻類細胞的特殊構造是一個占細胞體積50%的氣胞,氣胞控制藻類細胞的升降運動。超聲波引起的沖擊波、射流、輻射壓等可能破壞氣胞。在適當的頻率下,氣胞甚至能成為空化泡而破裂。同時,空化產生的高溫高壓和大量自由基,可以破壞藻細胞內活性酶和活性物質,從而影響細胞的生理生化活性。此外,超聲波引發的化學效應也能分解藻毒素等藻細胞分泌物和代謝產物。超聲波作用受多種因素影響,其中最重要的是頻率和強度,對工藝條件的優化是下一步研究的重點。
超聲波有以下技術特點:⑴、高科技超聲波滅藻殺菌,防止水藻再生。⑵、對水中生物無害,維持水域的生態平衡,無二次污染。⑶、獨家專利,已在歐美各國廣泛使用,能耗低,效果顯著。⑷、使用范圍廣泛,不同系列產品可適應不同的需求。⑸、能耗低
超聲波除藻的原理:發明人Hilaire Thomas通過對超聲波的多年研究。掌握了運用特殊頻率的超聲波所產生的震蕩波,作用于水藻外壁并使之破裂、死亡,以達到消滅水藻平衡水環境生態的目的。超聲波抑藻殺藻機理是:破壞細胞壁、破壞氣胞、破壞活性酶。藻類細胞的特殊構造是一個占細胞體積50% 的氣胞,氣胞控制藻類細胞的升降運動。超聲波引起的沖擊波、射流、輻射壓等可以破壞氣胞。在適當的頻率下,氣胞成為空化泡而破裂;同時,空化產生的高溫高壓和大量自由基,可破壞藻細胞內活性酶和活性物質,從而影響細胞的生理生化活性。此外,超聲波引發的化學效應也能分解藻毒素等藻細胞分泌物和代謝產物。

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