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利用超声波对水中难降解有机污染物进行处理已被人们越来越多的关注,但目前主要是研究低浓度单组份模拟废水的降解,且对超声波反应器的设计规律认识不够,因此大都停留在实验室研究阶段。本文以难降解的染料废水为研究对象,详细研究了超声空化及其组合技术对模拟染料废水和实际工业印染废水有机物(CODCr)的降解效果、作用机理和反应过程动力学。以偶氮染料（酸性红FGS）废水为代表,深入研究了超声频率、有无曝气、功率密度、超声辐射时间、溶液初始浓度等因素对超声及其组合技术降解酸性红FGS废水的效果影响,并探讨了反应动力学方程。较详细的研究了自主研发的异形套管超声反应器内的声场分布以及空化效率。详细研究了超声空化降解实际工业印染废水（牛仔浆纱废水）有机物(CODCr)的影响因素、降解机理和反应过程动力学,探索出了一条超声场耦合生物膜法处理难降解工业印染废水的先进工艺。论文的研究结果表明:（1）超声频率为100kHz时能降解酸性红FGS。超声/Fenton法降解酸性红FGS的降解率大于单独使用超声或Fenton试剂降解率的简单加和。曝空气、酸性条件下有利于超声降解酸性红FGS。酸性红FGS降解率与超声功率密度成正比,与初始浓度成反比。存在最佳超声处理时间与最佳Fe2+和H2O2加入量。超声/Fenton法降解酸性红FGS溶液过程服从拟一级反应动力学。（2）与平行辐照声场相比,交叉、正交、组合辐照形成的声场声强分布均匀性更好,其中正交辐照声场在不同频率组合下都表现出较好的均匀性。组合辐照声场可得到最大平均声强,分布均匀性也较好。组合辐照大大减少了由于反应器形状而产生的空化死角,有利于空化效应的发生。在相同辐照时间和溶液体积条件下,频率组合越多,声强分布越均匀,平均声强越大,甲酸降解量和空化收率越大。（3）利用异形套管超声反应装置可以有效处理牛仔浆纱废水,且在具有较高频率的反应器Ⅱ中降解效果较好。中性条件有利于CODCr的超声降解,pH过高或过低都不利于超声降解。CODCr降解率与超声辐照时间成正比,与初始浓度成反比。CODCr超声降解作用的机理是以·OH自由基的氧化反应为主,废水中有机物的超声空化降解反应服从拟一级反应动力学。（4）分析对比了多种工艺处理工业印染废水的效果。结果表明,超声→少量活性炭→生物组合工艺充分利用了各种处理方式的优点,CODCr和色度的降解效果明显。超声降解2h,活性炭处理1小时,再经过6h的生物处理,出水色度和CODCr可达到国家一级排放标准,CODCr去除率达到92%,色度去除率可达95%以上。总之,本论文综合研究结果表明超声波在处理有机难降解物质方面具有很大的优越性,超声污水处理技术具有广阔的应用和市场前景。