水是生命之源,是万物生存的必备物质,同时水也成了病毒微生物传播和有毒有害物质进入人体的主要媒介。常规饮用水处理工艺是用氯杀菌剂直接氧化灭菌同时用过滤吸附的方法来去污。虽然这种方法价格低廉且效果较好,但氯杀菌剂的大量使用生成了危害更大的致癌物质。因此,寻找一种新的杀菌去污方法显得极为迫切。超声技术是一种绿色无副产物的新型灭菌去污方法,其应用得到人们日益重视。目前超声场饮水杀菌除污的研究大多都处于间歇式小批量或单频超声场,同时大多数超声场饮水安全处理研究只限于灭活水中的细菌并没有考虑水中有机物的存在,限制了超声场饮水安全处理有效应用。因此,连续式超声灭菌去污的研究具有现实与深远的意义。本论文以含大肠杆菌及微量对氯苯酚的水样为研究对象,主要从以下几个方面进行了研究并得到如下结论:⑴为了研究共存水样中对氯苯酚对大肠杆菌的影响,依次在水中加入不同浓度的对氯苯酚,结果显示:当对氯苯酚的浓度为1-10mg/L时,对氯苯酚的存在对大肠杆菌基本没什么影响;当浓度增加到30mg/L时,对氯苯酚对大肠杆菌表现为轻度抑制;当浓度增加到50mg/L时,表现为中度抑制;当对氯苯酚的浓度的浓度增加到100mg/L时,表现为重度抑制。⑵研究了温度对超声杀菌去污的影响,以对氯苯酚和大肠杆菌共存的水样为研究对象,依次在20、25和30℃的水体温度下,探究超声杀菌去污效果。实验结果表明:温度越高,超声杀菌去污的效果越明显;但一味的升高温度并不能持续的增大超声杀菌去污效率,实验显示在温度从25℃上升到30℃相比温度从20℃上升到25℃,其对数灭菌值增长量和对氯苯酚降解率的增长幅度明显下降。⑶固定超声功率密度为15W/L,室温条件下,研究了超声频率对杀菌去污效果的影响,探究了频率、功率及超声时间相同时大肠杆菌和对氯苯酚的共存水样与大肠杆菌单独存在水样的灭菌效果差异。实验结果显示:由于超声频率越高空化阈值越大,对于大肠杆菌单独存在的水样,频率70kHz下的超声杀菌率大于频率100kHz下的超声杀菌率;而对于共存水样,由于对氯苯酚热解产生的气体可以充当气核,降低了超声空化阈值,超声杀菌去污效果整体随超声频率的增加而增大。⑷固定超声功率密度为15W/L,室温条件下,研究混频超声对杀菌去污效果的影响,并与超声功率、超声时间相同时的单频杀菌去污效果对比。混频超声场中,不同频率的超声波互相叠加,在反应器中极易形成超声混响场,减少了空化死角,增加了空化强度。因此,混频杀菌去污效果要明显优于单频超声杀菌去污效果,相同的超声时间下,单频超声的最大灭菌对数值为0.82,而混频超声最大的对数灭菌值可达1.23。⑸研究了超声功率对大肠杆菌和对氯苯酚共存水样杀菌去污效果的影响,当频率较低(17kHz和33kHz)时,超声杀菌效果随着超声功率密度的增加而增加;当频率较高(70kHz和100kHz)时,随着功率密度的增加,对氯苯酚的降解率增大,水体中溶解性气体的含量上升,增加了超声散射衰减,故超声灭菌率随功率密度的增加先增加后减小,频率100kHz,超声辐射时间40min,功率密度20W/L下的对数灭菌值可达1.25,而功率密度25W/L的对数灭菌值仅为0.77。经过超声处理,共存水样的最大灭菌对数值可达1.67,最大对氯苯酚降解率可达65.9%,基本满足饮水对对氯苯酚含量的要求。⑹为了进一步提高大肠杆菌的灭活率,研究了超声耦合化学杀菌剂对灭菌去污效果的影响,比较超声与次氯酸钠共同杀菌去污工艺和超声预处理工艺的差异。实验结果显示:超声与次氯酸钠共同作用的杀菌效果低于超声预处理工艺加次氯酸钠串联工艺的杀菌效果,因超声与次氯酸钠共同作用时,超声辐射可能会分解水中的次氯酸钠,从而降低氯杀菌剂的有效利用率。在超声功率密度为120W/L,混频(70kHz+100kHz),初始氯浓度为12mg/L时,超声与次氯酸钠共同作用的对数灭菌值为2.98,而预处理工艺的对数灭菌值可达4.31。⑺考察了此系统杀菌去污的连续性和稳定性,在较佳的处理工艺即输入功率密度120W/L,氯杀菌剂作用30min,混频超声(70kHz+100kHz)预处理70min工艺条件下进行了10h的连续灭菌去污实验。结果显示:连续10h超声预处理工艺下大肠杆菌的对数灭菌值为4.31±0.09;进水中有效氯初始浓度为12±0.10mg/L,对氯苯酚的进水浓度为1±0.02mg/L,出水余氯浓度为3.87±0.07mg/L,氯苯酚浓度为0.341±0.03 mg/L,基本满足国家对饮用水的要求。此系统具有良好的连续稳定性。