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[硕士论文] 杨娟
土木工程市政工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:腐殖酸(Humic Acids,HAs)是天然水源中主要的有害大分子有机物、是形成氯消毒副产物的主要前驱物质,也是产生膜污染的主要物质之一,高HAs含量的饮用源水需在预处理单元进行有效处理以保障净水水质。微波高级氧化技术与陶瓷微滤膜耦合处理饮用源水,既能促进有机大分子物质降解,提高陶瓷膜出水水质,又能有效延缓膜通量衰减,延长运行周期。然而,微波高级氧化技术对HAs的降解效率(UV254去除率)以及协同陶瓷膜处理天然源水的效果有待验证。首先通过静态实验验证了微波高级氧化技术对有机污染物的降解效率;进而采用动态小试连续流系统探究该技术对天然源水的净化作用;最后构建中试微波-陶瓷微滤膜耦合工艺系统模拟饮用水处理,从膜通量、膜的运行周期及出水水质三方面评估微波技术联合陶瓷微滤膜处理天然源水的协同效应,研究结论如下:
  (1)微波-氧化剂-活性炭协同作用体系(基于过硫酸钾氧化体系)显著提升UV254的去除率。氧化剂(过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸氢钾复合盐)与微波联用均有效提升了UV254去除率,其中,基于过硫酸钾(PS)的氧化剂协同作用体系显著优于其他氧化体系。活性炭作为催化剂,能够显著提升微波-过硫酸钾体系降解腐殖酸的效率,投加量为50g/L时,UV254的去除率74%。此外,该协同作用体系对UV254去除率遵循一级反应动力学方程,表观反应速率常数达到0.0164s-1。
  (2)动态小试连续流系统(MW-PS-GAC体系)处理天然源水(5mg/L,HAs)效果显著。响应曲面法模拟结果显示,CODMn和叶绿素a去除效果影响因子排序为:水力停留时间>微波功率>过硫酸钾浓度,而UV254去除效果影响排序为:水力停留时间>过硫酸钾浓度>微波功率;复合作用影响大小顺序为:微波功率+过硫酸钾浓度>水力停留时间+微波功率>水力停留时间+过硫酸钾浓度。基于响应曲面法模拟,实验验证最终确定微波过硫酸钾高级氧化技术的最优条件为:HRT6min、功率1kW、K282O8浓度0.8mmol/L。
  (3)微波预处理技术耦合陶瓷膜过滤技术模拟饮用水处理,有效缓解膜通量衰减、延长膜的运行周期和提高出水水质。基于静态实验与小试连续流实验探索结果,进一步模拟饮用水处理,微波预处理显著提高陶瓷膜通量,延长陶瓷膜的运行周期(55%);同时在UV254去除率、有机污染物降解率和病原微生物去除率等多方面有效提升出水水质。
  综上,本研究为微波高级氧化技术作为饮用源水预处理提供潜在的研究思路。
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