本研究包含超声波协同臭氧污水消毒技术的效果及机理、超声波协同次氯酸钠消毒技术的效果及机理和超声波协同紫外线（UV）污水消毒技术的效果及机理三个子课题，以北京市某城镇污水处理厂二级处理出水为对象，以基本水质参数、细菌总数、粪大肠菌群、沙门氏菌和SC噬菌体为主要监测指标，开展实验室及中试研究，探索开发污水消毒新技术和新工艺。 研究项目以研究超声波空化效应为基础，深入研究了与臭氧、次氯酸钠、紫外线和纳米ZnO消毒密切相关的水质指标在超声波作用下的变化情况、协同作用效果与消毒机理，研究了协同作用对微生物光复活影响，分析了超声波空化效应与协同作用效果的内在联系及相关性，为工艺的推广应用提供理论支持。 研究表明，超声波作用对水质参数有较大影响，其空化作用和机械剪切效应对水体消毒可以形成促进作用；超声波通过改善水体悬浮颗粒的粒径分布，破碎菌胶团以强化消毒剂的作用。超声波协同臭氧、次氯酸钠和紫外线消毒的效果明显优于消毒剂单独或者二者分别消毒效果之和，有明显的协同作用效应。超声波的加入可以降低约50%的次氯酸钠使用量和25%的臭氧投加量，提高消毒效率，缩短消毒作用时间，减少消毒副产物的生成。同时，超声波与消毒剂的协同作用，可有效抑制微生物的光复活，保证持续的杀菌能力，减少排放水体后潜在的生态安全风险。 本研究设计的超声波/紫外线一体化消毒装置已获得发明专利，研发的中试试验装置在国内尚属首次，运行监测结果表明，超声波能量密度为2.64kJ/L，UV剂量为24mJ/cm2，水力停留时间为30s时的协同消毒可以很好的适应水质波动的影响，出水粪大肠菌群指标满足排放标准，具有很好的实际应用价值和推广潜力。 2100433B

《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GBJ8918－2002）中已将微生物指标列为控制指标，要求市政污水厂出水必须进行消毒处理。近年来世界范围内各种传染性疾病的不断爆发，更使人们意识到消毒的重要性。同时，在以回用为目的的水处理过程中，消毒更是人们关注的焦点问题。最新颁布的生活饮用水卫生标准增加了许多对消毒工艺和消毒剂方面要求和限制，消毒成本在水处理厂建设和运行中所占的比重越来越大。由于传统的液氯、二氧化氯、臭氧和紫外线等消毒技术在实际应用和运行中存在诸多例如产生对环境和人体有害的消毒副产物、不具备持续杀菌能力和设备复杂昂贵等缺点，研究开发经济和高效的消毒技术迫在眉睫。课题着重研究一种新兴的消毒技术- - 超声波消毒技术，深入研究其消毒机理和灭菌关键因子及控制方法；采用超声波与其它消毒剂联合使用消毒，发挥各单一消毒剂的优势，深入研究超声波和其它消毒剂的协同作用机理及关键因子的控制技术。

煤矿开采的一个关键问题是巷道围岩稳定性控制，且锚网索锚固已成为主导的控制方式。然而，由于对锚固机理及技术的研究和应用还存在不足，一方面带来锚固系统子系统内部因素之间的协同作用不足，导致子系统功能得不到强化；另一方面造成子系统之间的协同作用不足，导致锚固系统没有产生应有的协同效应，从而带来整体锚固效能不足。 　　本项目以煤矿巷道工程为研究对象，将协同学原理应用于巷道围岩稳定性控制。首先，通过分析巷道围岩位移与锚固系统控制变量和状态参量的相互关系，提出以位移作为锚固系统的序参量，以此建立锚固系统的力学模型。其次，通过理论分析、模型试验、数值模拟和工程实践等多种方法，多层面、多角度研究锚固系统协同作用和协同效应。提出协同增量、协同指数的概念和计算方法，分别作为协同作用、协同效应程度的评价指标。建立预紧力协同、结构协同、变形协同、锚固时机协同等协同锚固机制，获得不同作用机制的实现方式。建立包括高预紧力技术、高锚固技术、锚固岩体高强度技术等协同锚固技术体系，实现协同锚固机理与技术应用一体化研究。 　　研究表明，锚杆（索）预紧力、布置密度、杆体长度、钻装角度等锚固变量之间存在协同关系，且可以通过调整和优化锚固变量参数来进行满足，促使锚固系统产生协同作用和协同效应，从而带来系统功能在宏观整体上大于各子系统功能之简单总和，即产生“1＋1＞2”的协同效应。协同锚固设计使巷道变形、围岩应力分布、锚杆（索）受力等更加均匀协调，有效提高锚固岩体的整体强度和刚度，从而显著地提高其承载能力和抗变形能力。通过现场实践，有效地解决了巷道围岩稳定性控制所遇到的许多问题和难题，取得了显著的社会经济效益，从而使项目研究更加具有实际价值和深远意义。 2100433B

针对目前锚杆(索)锚固缺乏系统协同性考虑，导致巷道锚固失效、浪费或锚固不足等问题，本课题以煤矿巷道锚固系统为研究对象，将锚杆(索)、围岩、粘结材料等作为子系统，基于协同原理，采用理论分析、模型试验、数值模拟和现场试验等方法，通过研究各子系统之间的协同作用及演化规律、系统协同效应的实现机制、序参量的基本特性及选定方法、序参量方程的建立和求解、序参量在系统发展过程中的调控作用及演化规律、序参量与子系统控制变量的相互关系及作用机制等内容，从而获得煤矿巷道协同锚固作用机理，形成协同锚固技术并应用于工程实践。本课题既深化协同原理在煤矿巷道稳定性控制方面的研究和应用，促进巷道锚固理论及技术水平的发展，又可以为其它工程岩体稳定性控制研究提供新的思路和方法，具有重要的现实意义和广阔的研究前景。

传统的电化学阳极氧化分解水产臭氧技术和阴极还原氧产过氧化氢技术存在能耗较高及较多副反应的缺点。本项目基于前期实现了在同一个电解池中协同阳极产臭氧和阴极产过氧化氢的电流效率分别达到11%和28%的基础上，进一步深入研究臭氧和过氧化氢协同产生的规律及机理。. 课题通过研究阳极、阴极、电解质以及隔膜的不同配置方法对协同产生臭氧和过氧化氢的电流效率和能耗的影响，探讨臭氧和过氧化氢电化学协同产生的规律。通过电化学稳态极化曲线研究电极过程动力学，通过电化学暂态技术分析表证电极过程中的活性中间粒子，通过现代分析测试技术研究电极构效关系，结合反应的热力学平衡计算，阐明在同一电解池中协同产生臭氧和过氧化氢的机理及动力学规律。进而改进技术，进一步提高臭氧和过氧化氢协同产生的效率，降低能耗。. 通过该研究，将为臭氧和过氧化氢的高效电化学协同产生技术的放大和实用化提供理论依据并奠定实验基础。