论文部分内容阅读
印染废水是一种工业废水，其具有色度高、成分复杂、难降解以及可生化性差等特点。臭氧氧化是一种高级氧化技术，能够杀菌、消毒、降解有机物，已广泛应用于水处理过程中，特别是染料废水的处理中。但是该方法的缺点是臭氧氧化不能将染料等有机物完全氧化降解为二氧化碳和水，同时在处理过程中臭氧的消耗量很大，能耗很高。膜分离工艺由于其出水水质好，分离选择性高，而且流程简单、占地面积小、自动化程度高，因而将膜分离技术用于水处理越来越成为研究的热点。但是膜分离也存在两个问题，一是膜面污染问题导致膜性能下降;二是膜浓缩后的浓水处理问题。针对以上存在的问题，选用抗臭氧氧化的无机陶瓷膜，结合气升式反应器的思想提出一种新型的双循环气升式陶瓷膜反应器，实现了臭氧氧化与膜分离耦合，用于亚甲基蓝溶液体系的降解。实验考察了不同的操作条件对降解亚甲基蓝的影响，分析了压缩臭氧曝气对陶瓷膜过滤性能的影响，通过计算模型分析了竖直膜管内的气液两相流以及双循环气升式膜反应器的流体力学性能和气液传质系数。并通过计算流体力学(CFD)模拟，对反应器进行了优化、设计与放大。 双循环气升式环流反应器臭氧化降解亚甲基蓝的研究。考察了在不同操作条件下双循环反应器中臭氧氧化对降解亚甲基蓝的影响，并对臭氧氧化亚甲基蓝的动力学进行了研究。考察了不同操作条件的影响，亚甲基蓝的降解率随着臭氧浓度的增加而增加;随着pH值和温度的增加，降解率都呈现先增大后减小的趋势;在最优条件下:pH值为11、溶液温度65℃，对于亚甲基蓝的TOC与COD的去除率分别为35.5％和54％;通过对臭氧氧化亚甲基蓝的动力学进行分析，确定臭氧氧化降解亚甲基蓝的反应为拟一级反应。 气升式陶瓷膜反应器臭氧化降解亚甲基蓝的研究。考察了不同过滤方式以及不同气相臭氧浓度对陶瓷膜过滤通量的影响，以及对降解水质的影响。并且研究了膜污染的清洗方法，并对陶瓷膜催化臭氧强化降解的机理做了初步探究。对氮气曝气和静态错流过滤通量进行了比较，气液两相流可以减轻膜污染。通过臭氧曝气与氮气曝气的比较，臭氧可降解滤饼层，提高膜通量。在膜过滤亚甲基蓝的过程中容易发生吸附，膜污染严重。膜管在60℃下浸泡在0.01mol/L的EDTA的钠盐溶液中超声30min，可使膜通量恢复到初始通量的91％以上。 气升式陶瓷膜反应器的计算流体力学(CFD)模拟。通过CFD模拟研究了竖直单管内以及双循环气升式膜反应器内的流场分布。采用VOF模型，研究了单管内气泡上升情况，以及膜面的剪切力分布，形成泰勒气泡时，膜面剪切力增加，可以有效的减小浓差极化提高膜通量。采用欧拉模型对双循环气升式反应器进行了流场分布模拟，考察了气速对气含率以及气液传质系数的影响，随着气速的增大，反应器的总体气含率和气液传质都增大。随着气速的增加，体积传质系数KLa呈增大趋势。并通过实验验证了模型的准确性。