【摘 要】
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随着人口数量的不断增加,水资源短缺及水污染问题日益严重。尤其是微生物污染对人民的身体健康造成严重威胁,因此开发高效清洁的消毒技术至关重要。本论文研究了UVA-LED与电化学消毒协同工艺对水消毒性能及机理,具体研究如下:1、UVA-LED协同溶解氧电还原原位生成H2O2显著提高了UVA饮用水消毒过程。UVA-LED(λ=365 nm)彻底灭活大肠杆菌的初始浓度为10~6 CFU/m L,所需处理时间
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随着人口数量的不断增加,水资源短缺及水污染问题日益严重。尤其是微生物污染对人民的身体健康造成严重威胁,因此开发高效清洁的消毒技术至关重要。本论文研究了UVA-LED与电化学消毒协同工艺对水消毒性能及机理,具体研究如下:1、UVA-LED协同溶解氧电还原原位生成H2O2显著提高了UVA饮用水消毒过程。UVA-LED(λ=365 nm)彻底灭活大肠杆菌的初始浓度为10~6 CFU/m L,所需处理时间从180 min缩短至80 min,细菌完全灭活所需的总能耗从43200 J/L降低至20196.4 J/L,节省了53.25%的电能。提高光照强度及水温有利于饮用水消毒。此外,在消毒过程中提高溶解氧浓度或者提高电流密度,都能够促进电化学反应的进行,进而有效提高消毒效率。猝灭实验结合电子顺磁共振(EPR)检测,结果表明,在UVA-LED协同H2O2消毒过程中可产生多种活性氧簇(ROS),从而实现高效率的饮用水消毒,~1O2所发挥的作用尤为显著。在光电协同作用下,大肠杆菌的完整性被破坏,紫外光照及内芬顿造成DNA损伤和酶活性降低,从而彻底杀死大肠杆菌。与UVA消毒相比,协同处理对细胞的破坏更彻底,是一种能耗低、效率高的饮用水处理技术。2、与中性电芬顿相比,UVA中性光电芬顿具有更强的消毒性能。相较于单独UVA消毒和中性电芬顿消毒,UVA中性光电芬顿实现微生物彻底灭活所需能耗分别减少了64.3%和68.75%,显著降低消毒成本,缩短了消毒时间。辐照强度从1.2 W提高至3.6 W,处理时间从50 min减少至30 min;鼓氧条件下,大肠杆菌的灭活速率提高了50%。研究发现,Fe:NTA比值为1:3、初始Fe2+浓度添加量为30 mg/L时废水消毒效率最佳。城市污水处理厂二次废水处理过程中,彻底杀死初始浓度为10~6CFU/m L的大肠杆菌所需时间为50 min,细菌初始浓度越高,需处理的水体积越大,所需的处理时间越长。UVA中性光电芬顿消毒过程中,~1O2、·OH和·O2-都发挥了重要作用,·OH作用尤为显著。实际废水中的NTA降解和溶解性有机物的氧化所产生的碳中心自由基对消毒过程有促进作用。UVA中性光电芬顿过程中,大肠杆菌的DNA被降解,其细胞完整性严重破坏,从而达到彻底杀死微生物的目的。本文研究在紫外消毒的基础上外加电化学协同消毒,促进了多种活性氧簇产生,能够加强对细胞内部和细胞结构的破坏,导致大肠杆菌的永久性失活,揭示了UVA与电化学消毒协同水处理的高效性能。
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