再生水电化学消毒的应用研究

摘要

由于环境污染的加剧，人们迫切需要更有效、更经济、更清洁的污染消除技术，作为一种“环境友好技术”的电化学技术在环境污染物的检测、环境污染物的处理、清洁生产、清洁能源等方面，发挥着越来越重要的作用。在水的消毒处理中，电化学法具有消毒效果好、无二次污染、有待续消毒效果、自动化程度高、处理对象广泛等优点，因此它作为一种高级氧，七过程而受到人们的关注。 本文的研究目的是在实验室过去研究的基础上，将电化学技术应用于再生水消毒过程中，达到工程化应用的目的。研究内容包括：各种不同电极材料应用于电化学消毒效果评价及最佳电极材料的选择；在再生水环境中，处理时间、极板间距和电压对电极表面电化学产氯的影响以及电解过程中一些重要水质参数的变化等；在实验室条件下，研究反应器产生的消毒因子对微生物的杀灭效果、杀菌机理及影响因素，研究消毒剂在水中的持续消毒效果；大吨位电化学消毒反应器的应用于2000m<'3>/d的再生水回用示范工程中，运行模式、消毒技术特点与规律的观察和研究。通过上述研究得出以下主要结论： 电化学消毒法能够有效地通过产生活性物质包括Cl<,2>、ClO<,2>、O<,3>、H<,2>O<,2>、ClO<,2>、OH·等，它们能够有效的杀灭再生水中的微生物。形稳阳极(dimensionallystable anode，DSA)具有表面积大、电化学稳定性好、电催化性能优异的特点，适合作为再生水电化学消毒的电极材料。活性氯产量受极板间距和电压的影响较大，电压增大和极板间距减小均可以增加活性氯产量，但是同时也可能使电流效率降低；在对再生水的电化学消毒过程中，水体的pH、ORP和电导率变化不大；电化学产生的活性氯成分在水体中的衰减速度与氯气相当，但远低于臭氧的衰减速度。针对再生水厂砂滤出水进行的电解消毒器现场应用试验表明，再生水消毒水量为2000m<'3>/d的电解消毒装置的合理设计参数为：电解槽电压24V、电流密度10.8mA/cm<'2>、比电级面积19.2 cm.d/m<'3>、水力停留时间为37S，处理后水中余氯0.67mg/L，消毒30min后细菌总数为28cfu/ml，总大肠菌群为1个/L，氨氮去除率为16.3％，运行能耗为0.095 kWh/m<'3>，pH值、电导率、COD等没有明显变化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1电化学法水处理技术概述

1.1.1电化学基本概念和参数

1.1.2电化学反应器的基本构造

1.2电化学法在水处理中的应用

1.2.1电化学金属还原技术

1.2.2电絮凝技术

1.2.3电气浮技术

1.2.4电化学氧化技术

1.3再生水消毒技术

1.3.1再生水回用概述

1.3.2再生水消毒方法

1.4再生水的电化学消毒技术研究现状

1.4.1再生水电化学消毒机理

1.4.2再生水电化学消毒的影响因素

1.4.3再生水电化学消毒装置

1.4.4再生水电化学消毒应用现状及前景

1.5研究目的及研究内容

第二章电极材料的选择与评价

2.1材料

2.1.1电极材料

2.1.2试剂

2.1.3仪器

2.1.4试剂配制

2.1.5实验装置

2.2实验方法

2.2.1 DPD法测定余氯

2.2.2 DPD法测定ClO2

2.2.3测定[Cl-]的硝酸银滴定法(GB11896-89)

2.2.4测定细菌总数的平板计数法

2.2.5电极表面观察和质量衰减实验

2.2.6实验水样

2.3结果与讨论

2.3.1再生水水质

2.3.2各种电极电解产氯能力的比较

2.3.3形稳阳极与镀硼金刚石电极的比较

2.3.4电解产二氧化氯能力的分析

2.3.5电解产生自由基及其它物质的分析

2.3.6形稳阳极的表面形态分析和使用寿命

2.4小结

第三章再生水电化学消毒效果及影响因素

3.1材料

3.1.1电极材料

3.1.2试剂

3.1.3仪器

3.2方法

3.2.1水中总大肠菌群的测定

3.2.2大肠杆菌人工污染水样的制备

3.2.3电化学处理步骤

3.2.4水质对消毒效果的影响实验

3.2.5统计分析方法

3.3结果与讨论

3.3.1电解消毒效果的初步观察

3.3.2处理时间、电压和极板间距对电解产氯量的影响

3.3.3电解处理后水样pH、ORP和电导率的变化

3.3.4电化学消毒成分的衰减

3.3.5水质因素对电化学消毒效果的影响

3.3.6电化学消毒的经济性评价

3.4小结

第四章电解消毒再生水的现场应用研究

4.1现场试验装置的设计

4.1.1试验具体地点的选择

4.1.2试验装置的设计

4.2试验方法

4.3结果与讨论

4.3.1电压对余氯及能耗的影响

4.3.2比电极面积(电极板数)对杀菌效果的影响

4.3.3不同位置出口的余氯浓度

4.3.4进水水质对消毒杀菌效果的影响

4.3.5出水余氯的稳定性

4.3.6电解前后主要水质变化

4.3.7能耗

4.3.8结垢

4.4小结

第五章结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

在学期间发表的学术论文

发表论文一

发表论文二

致谢