处理难降解有毒有机物的旋流式壅塞空化技术研究

摘要

在水污染问题日益严重的今天，研究开发新的水处理设备及技术受到越来越多的重视。空化效应在空泡溃灭瞬间产生具有强氧化性的羟自由基，微射流，激波和剪切扰动，能够使难降解有毒有机物得到降解。本文在环流式壅塞空化器的基础上，提出一种新型水力空化发生器——旋流式壅塞空化器，并对难降解有毒有机物的旋流式壅塞空化处理技术进行研究。　　利用CFD软件对旋流式壅塞空化器内部流场进行数值仿真，改变壅塞空化器的背压、旋流芯长度等结构参数，研究产生壅塞空化效应的参数组合。结果表明：旋流式壅塞空化器能产生壅塞空化现象，两股旋转射流形成的大涡环有利于空泡的产生和长大，空泡在壅塞截面处得到有效溃灭。有利于空化产生的参数组合为3/4导程长度的旋流芯和0.2MPa的背压。　　搭建难降解有毒有机物的旋流式壅塞空化处理技术试验平台，以苯酚水溶液模拟难降解有毒有机物废水，以旋流式壅塞空化器为处理装置，实验研究旋流式壅塞空化的处理技术。通过改变背压、旋流芯长度、苯酚溶液初始浓度以及循环次数等参数，对苯酚进行降解试验，采用高效液相色谱仪对处理前后的苯酚浓度进行检测。研究结果表明：旋流式壅塞空化器能有效地降解苯酚水溶液。旋流式壅塞空化器发生壅塞空化具有最佳的背压和旋流芯长度。当苯酚溶液初始质量浓度为5mg/L，循环200次，背压约200kPa，旋流芯长度为3/4时，苯酚溶液的降解率达到最高值28.8％。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外降解有机物的水力空化技术研究现状

1.3研究目的及意义

1.4论文研究思路及主要内容

第二章 壅塞空化技术基础理论

2.1空化现象及分类

2.2空化数

2.3空泡动力学理论

2.4水力空化降解有机物机理

第三章 壅塞空化仿真分析

3.1壅塞空化器计算模型与网格划分

3.2算法与边界条件

3.3仿真结果及分析

3.4本章小结

第四章 苯酚降解的试验与检测系统

4.1试验材料及试验系统

4.2试验方法

4.3试验相关参数计算

4.4检测装置系统

4.5检测方法

第五章 旋流式壅塞空化器降解苯酚试验研究

5.1有无空化对比试验

5.2背压对苯酚去除率的影响

5.3旋流芯长度对苯酚去除率的影响

5.4苯酚溶液初始浓度对苯酚去除率的影响

5.5循环次数对苯酚去除率的影响

5.6本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢