超声波强化污水处理厂出水消毒技术研究

【摘要】：污水消毒是切断污水中致病微生物传播疾病的重要途径。氯和紫外线是使用较多的两种消毒剂,但是由消毒过程所带来的消毒效率、消毒副产物或消毒出水微生物复活等问题使消毒技术的发展和应用受到一定限制。本研究引入了低频超声波作为强化手段,探索了超声波对氯和紫外线强化消毒工艺的消毒效果,得出的主要结论如下：用于污水处理厂二级出水消毒时,达到粪大肠菌群4 log对数灭活率,超声波预处理后次氯酸钠消毒与单独次氯酸钠消毒相比,可以降低66.6%次氯酸钠的有效投加剂量,相应的,三氯甲烷副产物浓度降低80%,三氯乙酸副产物浓度降低50%。超声波预处理后二氧化氯消毒与单独二氧化氯消毒相比,可以使二氧化氯有效投加剂量降低50%,此时,亚氯酸盐副产物浓度降低50%。超声波在氯消毒过程中主要有三方面的作用,破碎菌胶团、破坏细胞和声解脱氯。当超声波用作预处理时,通过破碎菌胶团和破坏细胞作用,更有利于后续消毒剂与水中病原微生物的接触,从而提高了消毒效率。当超声波与次氯酸钠或二氧化氯同时消毒,声解脱氯削弱了破碎菌胶团和破坏细胞作用对消毒的强化效果。经过对超声波／紫外线消毒工艺的优化,折流式超声波／紫外线一体化消毒装置现场运行结果表明,超声波强化紫外线消毒可以提高单独紫外线消毒的出水稳定性。当消毒反应器紫外灯和超声波的总运行能耗为0.219 kWh/m3时,消毒出水平均对数灭活率可达到4 log以上,能稳定达到我国城镇污水处理厂污染物排放一级A标准(1000 CFU/L).而且,超声波的引入可以降低紫外消毒出水中粪大肠菌群的复活程度。UV-C LED对埃希氏大肠杆菌的灭活效率满足一级动力学关系,消毒出水埃希氏大肠杆菌光复活满足二级动力学关系。超声波预处理后UV-C LED消毒可以提高埃希氏大肠杆菌灭活速率和降低复活百分比。超声波在紫外消毒的作用包括破碎菌胶团、破坏细胞、抑制微生物复活和减缓灯管结垢。折流式超声波紫外线一体化消毒工艺最优运行时所有作用同时使消毒效率的提高和系统的稳定运行；超声波预处理后UV-C LED消毒时主要表现为破碎菌胶团、破坏细胞和抑制微生物复活作用。 【关键词】：污水厂二圾出水 超声波强化 氯消毒 紫外线消毒 UV-C LED消毒
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 引言11-13
• 2 文献综述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标准14-17
• 2.2 消毒技术概述17-19
• 2.2.1 消毒技术综述17-18
• 2.2.2 常用污水消毒剂18-19
• 2.3 消毒技术存在的主要问题19-27
• 2.3.1 消毒副产物19-24
• 2.3.2 消毒效率24-26
• 2.3.3 微生物复活26-27
• 2.4 污水消毒强化技术研究27-38
• 2.4.1 组合消毒技术27-30
• 2.4.2 超声波强化消毒30-33
• 2.4.3 新型消毒技术33-38
• 3 研究内容与方法38-44
• 3.1 研究目标38
• 3.2 研究内容38-39
• 3.3 技术路线39-40
• 3.4 评价指标及方法40-44
• 3.4.1 水质指标及测试方法40-41
• 3.4.2 微生物指标及测试方法41-42
• 3.4.3 其他指标及测试方法42
• 3.4.4 消毒效果评价42-43
• 3.4.5 数据处理与分析43-44
• 4 超声波强化氯消毒试验研究44-71
• 4.1 试验材料与方法44-49
• 4.2 超声波评价指标研究49-52
• 4.3 超声波强化次氯酸钠消毒52-56
• 4.3.1 超声波作用方式与消毒效率52-54
• 4.3.2 消毒副产物54-56
• 4.4 超声波强化二氧化氯消毒56-61
• 4.4.1 超声波作用方式与消毒效率56-58
• 4.4.2 消毒副产物58-61
• 4.5 超声波在氯消毒中的作用研究61-70
• 4.5.1 超声波的作用分析61-65
• 4.5.2 超声波作用对消毒效率的影响65-70
• 4.6 本章小结70-71
• 5 超声波强化紫外线(低压汞灯)消毒工艺优化研究71-90
• 5.1 试验材料与方法71-75
• 5.2 超声波强化紫外消毒效率研究75-85
• 5.2.1 组合方式与消毒效率75-81
• 5.2.2 系统能耗与消毒效率81-82
• 5.2.3 连续运行的消毒效率82-85
• 5.3 微生物光复活85-89
• 5.4 本章小结89-90
• 6 超声波强化紫外线(UV-C LED)消毒试验研究90-116
• 6.1 试验材料与方法90-94
• 6.2 UV-C LED消毒潜力研究94-97
• 6.2.1 UV-C LED对污水处理厂二级出水消毒的试验研究94-96
• 6.2.2 UV-C LED对菌悬液消毒的试验研究96-97
• 6.3 超声波强化UV-C LED消毒研究97-108
• 6.3.1 超声波强化UV-C LED消毒效率97-99
• 6.3.2 消毒动力学99-102
• 6.3.3 微生物光复活试验102-108
• 6.4 超声波在紫外消毒中的作用研究108-112
• 6.4.1 超声波的作用分析108-110
• 6.4.2 超声波作用对消毒效率的影响110-112
• 6.5 消毒技术性能分析112-115
• 6.6 本章小结115-116
• 7 结论与建议116-119
• 7.1 结论116-117
• 7.2 创新点117
• 7.3 建议117-119
• 参考文献119-131
• 附录A 污水处理厂消毒技术调研问卷131-133
• 作者简历及在学研究成果133-136
• 学位论文数据集136

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