超声波强化活性炭中水深度处理技术试验研究

摘要

随着社会经济的飞速发展，人类对水资源的需求不断增加，但可供人类利用的水资源正在日趋减少。通过对中水进行回用，实现中水资源化，能够缓解水资源紧缺的压力，具有十分重要的现实意义。当前中水广泛应用于景现用水、车辆清洗、浮尘净化、建筑施工、生产降温、卫浴用水等领域，有效提高了水资源的利用效率。 本课题以山东建筑大学中水站二级出水为研究对象，通过实验室试验，探讨并研究了超声波-活性炭中水处理技术。通过研究活性炭投加量、吸附时间2个影响因素，分析了活性炭对TOC、UV254的去除效果。考察不同超声波参数对二级出水中有机物去除率的影响，通过正交试验选择不同超声功率和超声时间下水样处理效果，确定超声波的适宜参数。进而确定超声波强化活性炭处理水中有机物的适宜组合条件，并分析对TOC、UV254去处效果，其次测定了超声波强化活性炭的吸附等温线，以及对水中溶解性有机物分子量分布的影响，讨论超声波强化活性炭技术可行性和机理分析。 实验结果表明:活性炭适宜投加量为0.16g/mL，适宜吸附时间为120min。在此条件下，活性炭吸附对水中TOC、UV254的去除率依次为57.60％、63.71％。试验以温度、超声时间和超声功率为影响因素进行正交试验，通过试验确定了超声波适宜的超声时间为25min，超声功率为40W，进而确定超声波强化活性炭技术适宜运行参数:超声功率40W，超声时间25min，活性炭投加量0.16g/mL，活性炭吸附时间120min;在此条件下对水中TOC、UV254的去除率依次为77.22％、87.03％，说明了超声波强化活性炭联用技术的可操作性。通过吸附等温线试验发现，超声波处理后活性炭的吸附等温式中K值1.7302大于0.0463，说明通过超声波超声后，活性炭对水中有机物的吸附容量变大;1/n值由2.1117降为1.0007小于2，说明经过超声波处理后，水中大分子有机物被分解为较易被活性炭吸附的小分子，试验还发现，超声波的超声空化作用可以使大于10k的有机物降解为区间在5k～1k的小分子有机物，而活性炭对此区间的有机物吸附效果较好，从而达到去除水中有机物的目的，从理论上进一步解释了超声波强化活性炭的机理。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 中水及其回用

1．1．1 中水回用的意义

1．1．2 国内外中水回用研究与应用状况

1．1．3 中水回用处理技术

1．2 超声波水处理技术

1．2．1 超声波及其应用

1．2．2 超声波反应器类型

1．2．3 超声波水处理作用机理及影响因素

1．2．4 超声波在水处理中的应用

1．3 论文研究思路及研究内容

1．3．1 研究思路

1．3．2 研究内容

第2章 试验材料与方法

2．1 试验水样

2．2 试验检测指标及方法

2．2．1 TOC的测定

2．2．2 UV254的测定

2．2．3 有机物分子量分布的测定

2．3 试验材料与试验仪器

2．3．1 试验用活性炭

2．3．2 试验主要仪器及用途

第3章 中水的活性炭静态吸附试验

3．1 活性炭吸附机理

3．2 中水深度处理活性炭投加量的确定

3．3 中水深度处理活性炭吸附平衡时间的确定

3．4 中水深度处理活性炭的吸附等温线的测定

3．4．1 吸附等温公式

3．4．2 吸附等温线的确定

3．5 本章小结

第4章 中水的超声波处理试验研究

4．1 中水超声波处理正交试验结果及分析

4．1．1 试验方法

4．1．2 正交试验因素水平的确定

4．1．3 正交试验结果分析

4．2 中水超声波处理关键工艺参数试验结果及分析

4．2．1 超声作用时间的试验研究

4．2．2 超声功率的试验研究

4．3 本章小结

第5章 超声波强化活性炭处理中水试验研究

5．1 超声波强化活性炭处理模式的确定

5．2 超声波强化活性炭处理中水的试验研究

5．2．1 超声波强化对活性炭投加量的影响试验研究

5．2．2 超声波强化对活性炭吸附时间的影响试验研究

5．2．3 超声波强化活性炭处理中水试验效果分析

5．3 超声波强化活性炭处理中水机理试验研究

5．3．1 活性炭吸附等温线的测定与分析

5．3．2 有机物分子量的测定与分析

5．4 本章小结

第6章 结论与建议

6．1 结论

6．2 问题与建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况