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饮用水源的有机物污染已成为各国普遍关注的问题,水厂的传统工艺对一些溶解性的污染物去除作用非常不理想。光催化氧化以其无毒、催化活性高、稳定性好以及抗氧化能力强等优点,已成为是一种极具前景的饮用水深度净化技术,并成为研究的热点。
本文利用自行设计的光催化氧化流化床反应器,在扬子石化水厂建立起生物预处理—常规工艺—光催化氧化深度处理的组合工艺,并进行了如下的研究。
采用涂TiO<,2>膜颗粒活性炭为催化剂,2,4-DCP作为降解物,详细考察了几种影响因素对光催化氧化流化床反应器降解2,4-DCP的影响,同时对该降解反应动力学方面的问题进行了探讨,得出的结论为:(1)XRD研究表明,纳米粉晶表现出明显的温度效应及尺寸效应。(2)在高压汞灯照射下,涂膜活性炭对2,4-DCP的去除效果,明显高于未涂膜活性炭。(3)在较宽的浓度范围内,2,4-DCP的反应遵循表观一级动力学规律,反应的表观速率常数随溶液初始浓度的增大而减小,半衰期随初始浓度的增大而增加。(4)光解实验后的活性炭回收,烘干后重复使用,对2,4-DCP的降解率开始稍微有所下降,但仍保持了较高的光催化性能。(5)最优光解条件:催化剂投加量7g/L,曝气量5L/min,反应液初始pH值为弱酸性。
试验表明,光催化氧化组合工艺对COD<,Mn>的去除率较好,当进水初始COD<,Mn>为3.1mg/L时,组合工艺对其去除率可达可达69.7%;光催化单元对UV254的去除效果明显好于常规工艺中的各单元,未经光催化时,所有常规工艺的去除率仅为57.3%,但经过后续的光催化单元,使UV254的去除率提高到92.0%;实验发现,经过配水,在进水的2,4-DCP浓度21.3mg/L时,组合工艺可以把2,4-DCP降解到0.053mg/L,达到了预期目标。把光催化氧化组合工艺和纳滤膜组合工艺相比较,在处理效果方面,光催化氧化对COD<,Mn>、UV254的去除效果与纳滤工艺接近;对2,4-DCP的去除,光催化氧化效果略好于纳滤。
本文研究结果表明,光催化氧化反应器对微量有机物等污染物去除效果好,反应器易于操作,综合各方面因素,光催化氧化流化床装置在微污染水源饮用水处理中具有较好的应用前景。