垃圾渗滤液的可生化性试验研究及UV-Fenton反应器的数值模拟

摘要

光助芬顿技术具有降解效率高、应用范围广、成本相对较低等优点,尤其适用于垃圾渗滤液的深度处理。本文以江西某填埋场氧化沟出水的渗滤液为研究对象,以垃圾渗滤液中的BOD5/CODcr和COD去除率为主要考察指标,基于光助芬顿技术,采用实验室小试试验,对光助芬顿技术如何改进渗滤液的可生化性及其影响因素进行了深入研究。同时,对新型UV-Fenton反应器内的流场进行了数值模拟,探讨了曝气速度对反应器处理效率的影响。论文取得如下结论:
　　(1)论文首先对UV-Fenton技术用于改进垃圾渗滤液的可生化性进行了研究,分析了H2O2用量、n(H2O2)/n(Fe2+)、反应时间、曝气量和加药方式等主要因素对垃圾渗滤液的处理效率的影响。试验结果表明,当n(H2O2)/n(Fe2+)为1,H2O2用量为10mmol/L,反应时间为2h,曝气量为2L/min,H2O2投加次数为4时,渗滤液的B/C能够达到0.42,COD去除率达到60％。研究表明,在给定的操作工况条件下,采用UV-Fenton技术既可以有效地降低垃圾渗滤液的COD负荷,又可将垃圾渗滤液的B/C提高到0.3以上,有效地改进渗滤液的可生化性,为后续的垃圾渗滤液生化处理创造条件。
　　(2)论文利用计算流体力学软件FLUENT,对UV-Fenton反应器内的气液两相流进行了三维非稳态数值模拟。论文模拟了2L/min和4L/min两种不同曝气速度下反应器内的流动特性,获得了反应器内的气含率分布和液速分布情况。数值模拟结果表明:采用双流体模型能够很好的模拟UV-Fenton反应器内两相流的流动力学特性,当反应器曝气速度越大,反应器内气含率和液速就越大,气液两相间的混合作用越强,内循环作用加快。反应开始时,气泡直线上升,碰到石英管后沿管壁继续上升,液体在气泡的牵引作用下液速沿管壁向上,由于液相流量守恒,反应器底部外侧液相出现回流,液体在此处形成内循环。
　　(3)论文将反应器内的流场数值模拟结果与试验结果进行了分析对比,结果表明:反应过程中反应器曝气量的增大加大了反应器内的气含率,增强了反应器内气液两相的相互作用,进而提高了试验的处理效果。

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 垃圾渗滤液简介

1.3 垃圾渗滤液处理技术研究进展

1.4 UV-Fenton氧化技术及其研究现状

1.5 多相光催化反应器的研究现状

1.6 计算流体力学的研究方法及其研究现状

1.7 研究意义与主要研究内容

第二章 试验材料和试验方法

2.1 试样水样

2.2 实验仪器与分析方法

2.3 实验装置及实验方案

第三章 试验结果分析与讨论

3.1 Fenton氧化反应影响因素

3.2 废水的可生化性

3.3 UV-Fenton体系降解渗滤液的实验

3.4 实验结果与讨论

第四章 UV-Fenton反应器的结构及内部气液两相流模拟

4.1 影响光催化反应器效率的因素

4.2 UV-Fenton反应器的结构

4.3 反应器内气液两相流的数值模拟

第五章 结论与展望

5.1 结论综述

5.2 建议与展望

致谢

参考文献