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水力空化技术是一种物理工艺化学机制新型的水处理技术,具有耗能少、处理量大、设备简单、易于实现工业化等优点,在水处理领域中具有广阔的开发和应用前景。在超声空化技术发展的基础上,水力空化技术在理论方面取得了一定的发展,但是在实际应用方面的研究却很少。本文采用自行设计的水力空化装置,利用多孔板产生空化,考察了水力空化装置的水力特性,研究了水力空化技术在饮用水消毒中的应用,探讨了水力空化强化过氧化氢降解水溶液中苯酚的机理,并比较了其与超声空化的能耗。主要研究结果如下:
多孔板的水力特性与管道水力特性曲线相似。一般而言,多孔小径多孔板空化效果较好;入口压力存在一个最佳值使空化效果最好。温度在20℃~45℃范围内,空化效果随着温度的升高而增加。由于温度的升高会提高化学反应的速度,为了避免温度升高带来的干扰,本文将温度控制在30℃左右。
水力空化与0.5mg/L二氧化氯联合消毒30min的杀菌率为81.6%比1mg/L二氧化氯单独消毒60min的杀菌率78.2%高。试验结果表明水力空化与消毒剂有协同作用,可以减少药剂的投加和反应时间;水力空化作为消毒饮用水的预处理技术可以去除原水中天然有机物,降低消毒副产物的产生量;同时水力空化技术对消毒副产物三氯甲烷也有去除作用。
在水力空化强化过氧化氢降解水溶液中苯酚的研究中,主要考察了苯酚初始浓度,过氧化氢初始浓度和溶解气体对空化效果的影响。因为过氧化氢既能产生自由基,又是自由基的捕获剂,当苯酚初始浓度为10mg/L时,过氧化氢有一个最佳浓度100mg/L。当往溶液中通入气体时,气体可以作为空化核,提高空化产生几率,溶解气体对溶液中的自由基的量也有很大的影响,结果表明空化效果O<,2>>No gas>N<,2>。分析了苯酚降解过程中产生的中间产物及矿化率,推断出苯酚降解的过程。