声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及废水处理技术领域，公开一种声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法与装置。利用超声辐射可以产生大量的空化气泡，空化气泡崩溃所产生的巨大能量可以破坏微生物细胞壁和细胞膜，并可以使附着在固体杂质上病原菌细胞团聚体被分散为单细胞状态，导致细胞对化学消毒剂的抵抗力降低，有利于化学消毒剂的进一步失活。超声辐射后的病原菌菌体细胞呈单细胞分散状态，菌胶团的保护作用被有效降低，过氧乙酸可以直接通过破损的细胞膜，也可以利用分子扩散渗透过细菌细胞膜，进入细胞内部，作用于胞内物质，对病原菌进一步灭活。本发明专利技术操作简单，成本低廉，灭菌效果显著，具有很高的实用价值。的实用价值。的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法与装置


[0001]本专利技术涉及废水处理
，尤其涉及一种声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法与装置。

技术介绍

[0002]由病原微生物引起的水污染问题日益严重，已引起世界范围内的广泛关注。水体消毒是预防病原菌暴发、保障公众健康的关键。当前，愈来愈多的公共卫生问题促使人们开发更高效、低成本和绿色的水体消毒方法。几种消毒技术(即氯、臭氧、次氯酸钠、过氧化氢、紫外线)已广泛用于水体消毒。然而，传统消毒技术可能会产生有害的消毒副产物(DBPs)，具有潜在的致癌性，并可能诱导产生耐药基因，给生态环境和公众的生命安全造成严重威胁。
[0003]过氧乙酸是一种有机过氧化物和广谱抗菌剂，由乙酸与过氧化氢(H2O2)在硫酸等催化剂的作用下反应合成。过氧乙酸是一种强氧化剂，具有较高的标准还原电位(1.96V)，接近H2O2，高于氯。过氧乙酸已广泛应用于污水消毒处理、污染物降解、纸浆造纸工业等多个领域。与一些传统的消毒剂相比，过氧乙酸用于水消毒和微生物灭活的优点包括杀菌能力强，对pH值的依赖性较低，易于技术实现，并减少处理后出水中有毒副产物的形成。因此，过氧乙酸已成为水处理氯化消毒剂的一种有前途的替代品。然而，过氧乙酸仍然存在一些问题。首先，过氧乙酸自分解产生的大量醋酸会为致病菌的复活提供碳源，这将增加病原体再生长的风险。其次，加入Cu
2+
、Ag
+
、Co
2+
等过氧乙酸催化剂会对水造成二次污染。因此，将过氧乙酸与其他技术联合起来，将成为水消毒领域新的发展方向。
[0004]超声波是指频率为20kHz或以上的声波，波长短，指向性好，穿透力强。根据超声频率，超声可分为低频超声(20
‑
100kHz)和高频超声(＞100kHz)。对于低频超声(＜100kHz，通常为20
‑
48kHz)，关键的杀菌机制涉及机械冲击，导致细菌细胞膜的机械破坏。与低频超声相比，高频超声(＞100kHz)对水溶液中病原微生物的灭活能力更强。高频超声可以产生空化气泡。这些微气泡可以通过产生物理和化学效应使酶失活并破坏细胞膜、DNA、RNA和蛋白质，从而达到灭活病原微生物的目的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法与装置，以解决上述现有技术存在的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法与装置，包括以下步骤：
[0007]通过沉淀的方式，去除污水中的不溶性杂质；
[0008]对污水进行超声辐射处理，以使污水中团聚态的病原微生物被分散成单细胞状态，其中，所述超声辐射处理中至少包含两种频率的超声波；污水被不同频率的超声辐射处理，水中团聚态的病原微生物被分散成单细胞状态，细胞膜被破坏，病原微生物对化学消毒
剂的抵抗力明显下降；
[0009]对经过超声辐射处理的污水中加入强氧化剂，搅拌，以完成对污水中的病原微生物灭活，其中，所述强氧化剂为过氧乙酸溶液；过氧乙酸利用分子扩散或直接透过破损细胞膜进入细胞内部，氧化细胞内的物质，使水中的病原微生物被进一步灭活。
[0010]优选的，所述超声辐射处理，还包括：
[0011]在所述污水液面以下布置低频率超声波；
[0012]在所述污水底部布置高频率超声波。
[0013]优选的，所述沉淀的时间不低于10min。
[0014]优选的，所述超声辐射处理的时间不低于10min。
[0015]优选的，所述超声辐射处理，还包括：
[0016]通过超声波发生器输出用于转换成超声波的正弦信号，所述超声波发生器的功率密度不低于0.038W/mL。
[0017]优选的，所述超声辐射处理，还包括：
[0018]低频率超声波布置于污水液面以下2cm处。
[0019]优选的，污水中过氧乙酸的浓度不小于26μM。
[0020]优选的，所述过氧乙酸溶液中过氧乙酸的质量分数不低于18.04％。
[0021]本专利技术还提供了一种声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的装置，包括依次连通的污水进水区、超声辐射区和过氧乙酸反应区；
[0022]所述污水进水区设有进水管、缓流器和设置于污水进水区底部的旁通管，所述进水管上安装有圆形闸门I，所述旁通管上安装有圆形闸门Ⅱ；当闸门、闸板损坏导致装置堵塞或设备损坏维修时，可以通过旁通管将污水进水区内的水排出；或者当进水水质较好，不需要处理时，可直接将进水由旁通管排出，缓流器用于保证水流流速的稳定；
[0023]所述超声辐射区设有排水管、超声波换能器、配电柜、超声波发生器、水位监测器，所述排水管上安装有蝶阀；超声波发生器可以把市电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，驱动超声波换能器工作；超声波换能器至少能产生60kHz、430kHz、1120kHz三个不同的超声波频率；当超声设备出现故障时，超声辐射区内的污水可以通过底部的排水管排出，以便快速检修。
[0024]所述污水进水区和超声辐射区之间设置有闸板，用于控制水流；
[0025]所述过氧乙酸反应区设有水位控制器、自动加药箱、搅拌器和出水管，所述出水管上安装有圆形闸门Ⅲ；搅拌器用于将反应区中的过氧乙酸溶液和污水充分混合，自动加药箱用于投加合适浓度的过氧乙酸溶液至反应区；
[0026]所述超声辐射区与所述过氧乙酸反应区之间设有液压控制器、与所述液压控制器连接的配电柜，所述过氧乙酸反应区的水位控制器和所述超声辐射区的水位监测器均与所述液压控制器电性连接。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0028]1、超声和过氧乙酸具有出色的协同杀菌效果。超声辐射可以产生大量的空化气泡，空化气泡崩溃所产生的巨大能量足以导致水分子(辐射分解)分裂为羟基自由基(OH
·
)和氢原子(H
·
)，高活性中间体通过攻击微生物细胞壁和细胞膜使病原微生物失活。空化气泡的破裂会引发巨大的剪切力，瞬时高温和高压，直接作用于细胞结构，附着在固体杂质上
的病原菌细胞团聚体被分散为单细胞状态，导致细胞对化学消毒剂的抵抗力降低，有利于化学消毒剂的进一步失活。另一方面，超声辐射可以有效破坏病原菌菌体的细胞膜，有利于过氧乙酸直接通过破损的细胞膜或者分子扩散进入细胞内部，作用于胞内物质，对病原菌进一步灭活。
[0029]2、超声和过氧乙酸协同杀菌技术可以有效降低单独超声灭菌的能耗和时间成本，为超声灭菌的规模化，大范围应用提供了技术参考。同时，超声和过氧乙酸杀菌技术不产生消毒副产物，不存在二次污染的问题，是一种高效环保的消毒技术。
[0030]3、超声强化过氧乙酸消毒装置可被调整大小以适应诸如医院废水、生活污水、水产养殖废水等不同废水中的病原体失活。理想情况下，该装置可以手动转移到不同的位置，如住宅、商业建筑、医院、仓库和污水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过沉淀的方式，去除污水中的不溶性杂质；对污水进行超声辐射处理，以使污水中团聚态的病原微生物被分散成单细胞状态，其中，所述超声辐射处理至少包含两种频率的超声波；对经过超声辐射处理的污水中加入强氧化剂，搅拌，以完成对污水中的病原微生物灭活，其中，所述强氧化剂为过氧乙酸溶液。2.根据权利要求1所述的声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法，其特征在于，所述超声辐射处理，还包括：在所述污水液面以下布置低频率超声波；在所述污水底部布置高频率超声波。3.根据权利要求1所述的声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法，其特征在于，所述沉淀的时间不低于10min。4.根据权利要求1所述的声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法，其特征在于，所述超声辐射处理的时间不低于10min。5.根据权利要求1所述的声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法，其特征在于，所述超声辐射处理，还包括：通过超声波发生器(10)输出用于转换成超声波的正弦信号，所述超声波发生器(10)的功率密度不低于0.038W/mL。6.根据权利要求2所述的声波强化过氧乙酸灭活水中病原微生物的方法，其特征在于，所述超声辐射处理，还包括：低频率超声波布置于污水液面以下2cm处。7.根据权利要求1所述的声波强化过氧乙酸灭...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智，白云，向平，陈家波，曹馨予，张永恒，林树涛，胡雪利，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：