超声波预处理可提高废水消毒效果

例如，对于悬浮物浓度较高的样品，紫外线处理的效率会受到限制（图1）[4]。近期研究[6]表明，大颗粒（直径大于约50 μm）难以被紫外线穿透，因此所需的紫外线强度会大幅增加。所以，通常的做法是在紫外线处理前安装砂滤器（例如快速砂滤器）来降低颗粒物浓度。快速砂滤器的建设和维护成本都很高。它们在饮用水生产中应用广泛，但在废水处理中却存在诸多缺点（例如堵塞、藻类滋生、反冲洗等）。

另一种减小颗粒团聚体尺寸的方法是应用超声波（US）。低频高功率超声波是破坏细菌细胞的有效手段：首先，在低超声剂量下，细菌絮团可通过机械剪切应力而解聚。当超声剂量增加时，超声空化作用可破坏细胞壁。这种效应对微生物具有致命性。

我们在其他测试中观察到，以最大功率密度（400 W/L）进行长达 60 分钟的超声处理可显著降低粪大肠菌群数量（约 3 个对数单位）。这与 Hua 和 Thomson [9] 的研究结果一致。从经济角度来看，该方法不能替代传统的消毒方法：其能量输入几乎是紫外线处理在相同减排率下的 500 倍。

本文所述实验旨在证明超声波能够有效改变样品的物理组成，使“大颗粒”转化为更小的颗粒。因此，我们测试了超声波预处理与紫外线消毒相结合的方法，以探究废水样品粒径分布的变化是否能够促进后续的紫外线消毒。