超聲波強化污水處理廠出水消毒技術研究

【摘要】：污水消毒是切斷污水中致病微生物傳播疾病的重要途徑。氯和紫外線是使用較多的兩種消毒劑,但是由消毒過程所帶來的消毒效率、消毒副產物或消毒出水微生物復活等問題使消毒技術的發(fā)展和應用受到一定限制。本研究引入了低頻超聲波作為強化手段,探索了超聲波對氯和紫外線強化消毒工藝的消毒效果,得出的主要結論如下：用于污水處理廠二級出水消毒時,達到糞大腸菌群4 log對數(shù)滅活率,超聲波預處理后次氯酸鈉消毒與單獨次氯酸鈉消毒相比,可以降低66.6%次氯酸鈉的有效投加劑量,相應的,三氯甲烷副產物濃度降低80%,三氯乙酸副產物濃度降低50%。超聲波預處理后二氧化氯消毒與單獨二氧化氯消毒相比,可以使二氧化氯有效投加劑量降低50%,此時,亞氯酸鹽副產物濃度降低50%。超聲波在氯消毒過程中主要有三方面的作用,破碎菌膠團、破壞細胞和聲解脫氯。當超聲波用作預處理時,通過破碎菌膠團和破壞細胞作用,更有利于后續(xù)消毒劑與水中病原微生物的接觸,從而提高了消毒效率。當超聲波與次氯酸鈉或二氧化氯同時消毒,聲解脫氯削弱了破碎菌膠團和破壞細胞作用對消毒的強化效果。經(jīng)過對超聲波／紫外線消毒工藝的優(yōu)化,折流式超聲波／紫外線一體化消毒裝置現(xiàn)場運行結果表明,超聲波強化紫外線消毒可以提高單獨紫外線消毒的出水穩(wěn)定性。當消毒反應器紫外燈和超聲波的總運行能耗為0.219 kWh/m3時,消毒出水平均對數(shù)滅活率可達到4 log以上,能穩(wěn)定達到我國城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放一級A標準(1000 CFU/L).而且,超聲波的引入可以降低紫外消毒出水中糞大腸菌群的復活程度。UV-C LED對埃希氏大腸桿菌的滅活效率滿足一級動力學關系,消毒出水埃希氏大腸桿菌光復活滿足二級動力學關系。超聲波預處理后UV-C LED消毒可以提高埃希氏大腸桿菌滅活速率和降低復活百分比。超聲波在紫外消毒的作用包括破碎菌膠團、破壞細胞、抑制微生物復活和減緩燈管結垢。折流式超聲波紫外線一體化消毒工藝最優(yōu)運行時所有作用同時使消毒效率的提高和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；超聲波預處理后UV-C LED消毒時主要表現(xiàn)為破碎菌膠團、破壞細胞和抑制微生物復活作用。 【關鍵詞】：污水廠二圾出水 超聲波強化 氯消毒 紫外線消毒 UV-C LED消毒
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-13
• 2 文獻綜述13-38
• 2.1 污水消毒的必要性13-17
• 2.1.1 污水中的病原微生物13-14
• 2.1.2 消毒指示微生物及控制標準14-17
• 2.2 消毒技術概述17-19
• 2.2.1 消毒技術綜述17-18
• 2.2.2 常用污水消毒劑18-19
• 2.3 消毒技術存在的主要問題19-27
• 2.3.1 消毒副產物19-24
• 2.3.2 消毒效率24-26
• 2.3.3 微生物復活26-27
• 2.4 污水消毒強化技術研究27-38
• 2.4.1 組合消毒技術27-30
• 2.4.2 超聲波強化消毒30-33
• 2.4.3 新型消毒技術33-38
• 3 研究內容與方法38-44
• 3.1 研究目標38
• 3.2 研究內容38-39
• 3.3 技術路線39-40
• 3.4 評價指標及方法40-44
• 3.4.1 水質指標及測試方法40-41
• 3.4.2 微生物指標及測試方法41-42
• 3.4.3 其他指標及測試方法42
• 3.4.4 消毒效果評價42-43
• 3.4.5 數(shù)據(jù)處理與分析43-44
• 4 超聲波強化氯消毒試驗研究44-71
• 4.1 試驗材料與方法44-49
• 4.2 超聲波評價指標研究49-52
• 4.3 超聲波強化次氯酸鈉消毒52-56
• 4.3.1 超聲波作用方式與消毒效率52-54
• 4.3.2 消毒副產物54-56
• 4.4 超聲波強化二氧化氯消毒56-61
• 4.4.1 超聲波作用方式與消毒效率56-58
• 4.4.2 消毒副產物58-61
• 4.5 超聲波在氯消毒中的作用研究61-70
• 4.5.1 超聲波的作用分析61-65
• 4.5.2 超聲波作用對消毒效率的影響65-70
• 4.6 本章小結70-71
• 5 超聲波強化紫外線(低壓汞燈)消毒工藝優(yōu)化研究71-90
• 5.1 試驗材料與方法71-75
• 5.2 超聲波強化紫外消毒效率研究75-85
• 5.2.1 組合方式與消毒效率75-81
• 5.2.2 系統(tǒng)能耗與消毒效率81-82
• 5.2.3 連續(xù)運行的消毒效率82-85
• 5.3 微生物光復活85-89
• 5.4 本章小結89-90
• 6 超聲波強化紫外線(UV-C LED)消毒試驗研究90-116
• 6.1 試驗材料與方法90-94
• 6.2 UV-C LED消毒潛力研究94-97
• 6.2.1 UV-C LED對污水處理廠二級出水消毒的試驗研究94-96
• 6.2.2 UV-C LED對菌懸液消毒的試驗研究96-97
• 6.3 超聲波強化UV-C LED消毒研究97-108
• 6.3.1 超聲波強化UV-C LED消毒效率97-99
• 6.3.2 消毒動力學99-102
• 6.3.3 微生物光復活試驗102-108
• 6.4 超聲波在紫外消毒中的作用研究108-112
• 6.4.1 超聲波的作用分析108-110
• 6.4.2 超聲波作用對消毒效率的影響110-112
• 6.5 消毒技術性能分析112-115
• 6.6 本章小結115-116
• 7 結論與建議116-119
• 7.1 結論116-117
• 7.2 創(chuàng)新點117
• 7.3 建議117-119
• 參考文獻119-131
• 附錄A 污水處理廠消毒技術調研問卷131-133
• 作者簡歷及在學研究成果133-136
• 學位論文數(shù)據(jù)集136

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