超声波强化臭氧氧化去除滤后水中有机物研究

论文摘要

松花江是中国第三大江,也是沿岸人民饮用水水源。由于其具有冰封期长、排污强度大,结构性点源污染严重等特点,松花江干流黑龙江省段主要以Ⅳ类水质为主。据统计,松花江某水源地用GC/MS法检出的人工合成有机污染物达160余种,各类化合物中属于美国EPA优先污染物的20种;属于中国环境优先控制污染物黑名单者l8种。这些物质尤其是微量优先污染物具有难降解性、生物积累性和三致作用(致癌、致畸、致突变),对人的健康有很大影响。而靠常规给水净化工艺又很难去除掉,所以需要采用深度处理的方法来去除。在各种饮用水深度处理技术中,高级氧化方法由于具有较强的除污染效果而日益受到人们的关注。其中,超声波技术与臭氧技术相结合来降解水中有机物有很好的应用前景,成为研究的热点。本论文主要研究了单独臭氧氧化、单独超声氧化及超声强化臭氧氧化去除松花江滤后水中有机污染效能;对比探讨了三种氧化工艺对受污染松花江水中污染物的去除规律。臭氧对有机物去除能力随着臭氧投量的增加先增加后降低,存在着最佳臭氧投量,本实验针对松花江滤后水最佳臭氧投量为3mg/L;随着反应时间的延长,溶液中臭氧消耗殆尽,剩余臭氧对有机物降解作用趋于缓慢。3.0mg/L臭氧投量下氧化10min时DOC和UV254去除率分别达到9.6%、60.7%。超声处理系统受超声波频率、超声声密度、时间、温度等因素影响较大。但并非超声频率越高、声密度越大其降解效果越好。在现有实验条件下,得出最佳超声条件为40kHz,0.1W/ml。在此最佳条件下,超声氧化10min时DOC和UV254去除率分别为11.0%、8.0%。40kHz, 0.1W/ml超声条件与3mg/L臭氧投量组合氧化滤后水10min后,DOC和UV254的去除率分别为22.5%、75.7%。超声强化臭氧氧化对于实际水体中有机物的去除效果优于单独臭氧氧化和单独超声氧化。此外,超声强化臭氧较单独超声、单独臭氧能更好地控制水体中消毒副产物前驱物,三卤甲烷生成能力较单独臭氧氧化及单独超声氧化分别下降了4.86%,19.17%。三种工艺对烷烃、杂环烃、芳香烃类物质去除较好,酮醛类物质都有所增加。总体来说,超声强化臭氧氧化在松花江滤后水处理中,处理效果优势明显,今后应在其作用机理和应用推广方面进一步开展工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 饮用水深度处理技术研究现状
• 1.2.1 活性炭吸附技术
• 1.2.2 生物活性炭技术
• 1.2.3 膜分离技术
• 1.2.4 光氧化技术
• 1.2.5 臭氧氧化处理技术
• 1.2.6 超声空化技术
• 1.2.7 高级氧化组合技术
• 1.2.8 各深度处理工艺小结
• 1.3 超声波氧化技术
• 1.3.1 超声波氧化机理
• 1.3.2 超声波降解有机物影响因素
• 1.4 臭氧氧化技术
• 1.4.1 臭氧氧化机理及应用
• 1.4.2 超声强化臭氧氧化技术的发展
• 1.5 本论文研究目的及内容
• 第2章 实验条件及方法
• 2.1 实验装置及实验用水
• 2.2 实验方法及分析方法
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.2 分析方法
• 2.3 试验所用试剂与设备
• 第3章 单独臭氧氧化去除污染效能研究
• 3.1 反应时间确定
• 3.2 臭氧投量探讨
• Mn的去除'>3.3 COD_Mn的去除
• 3.4 DOC的变化
• 254的降低'>3.5 UV₂₅₄的降低
• 3.6 SUVA的去除
• 3-N的变化'>3.7 NH₃-N的变化
• 3.8 本章小结
• 第4章 单独超声氧化去除污染效能研究
• Mn的变化'>4.1 COD_Mn的变化
• 4.2 DOC的变化
• 254的降低'>4.3 UV₂₅₄的降低
• 4.4 SUVA的去除
• 3-N的变化'>4.5 NH₃-N的变化
• 4.6 本章小结
• 第5章 超声强化臭氧氧化去除污染效能对比分析
• 5.1 超声波强化臭氧氧化对有机物总量的去除效能
• Mn的变化'>5.1.1 COD_Mn的变化
• 5.1.2 DOC的变化
• 254的降低'>5.1.3 UV₂₅₄的降低
• 5.1.4 出水SUVA分布
• 3-N的变化'>5.1.5 NH₃-N的变化
• 5.2 超声波强化臭氧氧化控制THMFP
• 5.3 超声波强化臭氧出水微量有机物研究
• 5.3.1 GC-MS检出结果
• 5.3.2 三种氧化工艺出水对比分析
• 5.4 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 附录1 滤后水及氧化出水中半挥发性有机物的分布
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢