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目前,生活污水和工业废水的种类和排放量日益增多,成分更加复杂,其中含有许多难降解有机物,如酚、烷基苯磺酸、氯苯酚等。其中有些有机物具有致癌、致畸、致突变等作用,对环境和人类有巨大的危害。废水处理技术发展至今,对于成分日益复杂的工业废水来说往往难以用传统的废水处理方法去除,而与此同时,人类许多的疾病均通过饮用水传播,而目前常用的消毒方法均会产生致癌的副产物。随着研究的深入,高级氧化技术应运而生。
水力空化是一种物理工艺化学机制新型的高级氧化水处理技术。具有耗能少、处理量大、设备简单、易于实现工业化等优点。引起国内外环境工程等相关领域学者、专家广泛的兴趣。本论文利用水力空化强化臭氧降解水中苯酚和对饮用水消毒进行了研究。采用自制水力空化实验装置,在水力空化强化臭氧降解水中苯酚时,考察了苯酚初始浓度、通入臭氧的质量浓度、多孔板几何参数、多孔板入口压力、初始pH、Fe<2+>、HCO<,3>一对苯酚降解的影响。研究了水力空化强化臭氧降解苯酚的反应动力学,并通过HPLC了解降解过程中中间产物的情况;在水力空化强化臭氧对饮用水消毒的研究中,对通入臭氧的质量浓度、多孔板几何参数、多孔板入口压力、初始pH对消毒影响,研究了水力空化强化臭氧消毒的反应动力学。取得主要研究结果如下:
随着通入臭氧的质量浓度、初始pH增加,苯酚的降解率也增加。在pH=10时苯酚降解率达到59.2%。小孔径多孔数的多孔板、Fe<2+>的加入也都有利于苯酚降解率的提高。作为自由基捕获剂的HCO<,3><->加入则明显的降低苯酚的降解率。水力空化强化臭氧的工艺中苯酚的去除率为73.6%比在单独水力空化、臭氧氧化时有显著的提高。通过模拟一级动力反应学,得出水力空化强化臭氧降解苯酚的增强因子为1.39。说明利用水力空化强化臭氧时,系统为一个协同系统。利用高效液相色谱仪对苯酚降解过程中的中间产物进行分析,结果表明苯酚降解中间产物在系统中的存留的时间很短。通入臭氧的质量浓度、增加多孔板入口压力能有效的提高系统对饮用水的消毒效率。在入口压力一定的前提下,多孔板的孔径越小,则消毒效果越好;而当总孔周长与总过流面积之比一定时,过流面积比越大,则消毒效果越佳。当pH值为4~10时,提高pH值有利于提高消毒率;水力空化强化臭氧时消毒率为63.9%。单独水力空化、臭氧氧化以及它们的联合工艺对细菌的杀灭均遵循表观一级动力学模型,其加强因子为0.78。