污水厂出水超声波协同消毒技术和机理研究

《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GBJ8918－2002）中已将微生物指标列为控制指标，要求市政污水厂出水必须进行消毒处理。近年来世界范围内各种传染性疾病的不断爆发，更使人们意识到消毒的重要性。同时，在以回用为目的的水处理过程中，消毒更是人们关注的焦点问题。最新颁布的生活饮用水卫生标准增加了许多对消毒工艺和消毒剂方面要求和限制，消毒成本在水处理厂建设和运行中所占的比重越来越大。由于传统的液氯、二氧化氯、臭氧和紫外线等消毒技术在实际应用和运行中存在诸多例如产生对环境和人体有害的消毒副产物、不具备持续杀菌能力和设备复杂昂贵等缺点，研究开发经济和高效的消毒技术迫在眉睫。课题着重研究一种新兴的消毒技术- - 超声波消毒技术，深入研究其消毒机理和灭菌关键因子及控制方法；采用超声波与其它消毒剂联合使用消毒，发挥各单一消毒剂的优势，深入研究超声波和其它消毒剂的协同作用机理及关键因子的控制技术。

本研究包含超声波协同臭氧污水消毒技术的效果及机理、超声波协同次氯酸钠消毒技术的效果及机理和超声波协同紫外线（UV）污水消毒技术的效果及机理三个子课题，以北京市某城镇污水处理厂二级处理出水为对象，以基本水质参数、细菌总数、粪大肠菌群、沙门氏菌和SC噬菌体为主要监测指标，开展实验室及中试研究，探索开发污水消毒新技术和新工艺。. 研究项目以研究超声波空化效应为基础，深入研究了与臭氧、次氯酸钠、紫外线和纳米ZnO消毒密切相关的水质指标在超声波作用下的变化情况、协同作用效果与消毒机理，研究了协同作用对微生物光复活影响，分析了超声波空化效应与协同作用效果的内在联系及相关性，为工艺的推广应用提供理论支持。.研究表明，超声波作用对水质参数有较大影响，其空化作用和机械剪切效应对水体消毒可以形成促进作用；超声波通过改善水体悬浮颗粒的粒径分布，破碎菌胶团以强化消毒剂的作用。超声波协同臭氧、次氯酸钠和紫外线消毒的效果明显优于消毒剂单独或者二者分别消毒效果之和，有明显的协同作用效应。超声波的加入可以降低约50%的次氯酸钠使用量和25%的臭氧投加量，提高消毒效率，缩短消毒作用时间，减少消毒副产物的生成。同时，超声波与消毒剂的协同作用，可有效抑制微生物的光复活，保证持续的杀菌能力，减少排放水体后潜在的生态安全风险。. 本研究设计的超声波/紫外线一体化消毒装置已获得发明专利，研发的中试试验装置在国内尚属首次，运行监测结果表明，超声波能量密度为2.64kJ/L，UV剂量为24mJ/cm2，水力停留时间为30s时的协同消毒可以很好的适应水质波动的影响，出水粪大肠菌群指标满足排放标准，具有很好的实际应用价值和推广潜力。