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低压低频脉冲电场—臭氧协同灭藻的研究

作　者: 熊彩蕾
导　师: 罗亚田
学　校: 武汉理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 低压低频脉冲电场臭氧协同灭藻
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

当前,水资源污染是世界各国普遍面临的急需解决的问题之一。随着工业点污染源的有效控制,非点源污染对地表水体的影响也越来越突出,尤其是非点源污染所挟带的大量含氮磷的污染物,使许多水体面临着富营养化的威胁。其中藻类的大量繁殖和由此引起的水华,给地表水水质和生态系统带来许多影响。传统的水处理工艺主要采用预氧化、絮凝、过滤或气浮来去除藻类,其中藻细胞灭活的方法主要有预氧化和消毒,通常使用氯、臭氧、二氧化氯等方式。但是传统的工艺对藻类的去除不仅存在效果低,不能完全杀灭藻类的问题,而且还会对环境产生二次污染。本论文采用低压低频脉冲电场一臭氧协同反应装置进行灭藻试验研究,旨在寻求一种不会对环境产生二次污染并且易于工业放大的高效灭藻方法,并探索出一套适宜的工艺及其运行参数,为今后的工业型设备设计制造以及工程实践提供参考。本文以某大学校园内景观池水作为实验研究对象进行灭藻研究。设计了单用低压直流电场、单用低压低频脉冲电场、单用臭氧、低压低频脉冲电场/臭氧等不同的工艺条件以研究灭藻机理,寻求出一条最佳的工艺路线。试验结果表明:(1)电场灭藻作为一种新的除藻技术是可行的。(2)低压低频脉冲电场相比低压直流电场具有较好的灭藻效果。当处理水的体积为300mL,通电时间为20min时,单一的低压直流电场和单一的低压低频脉冲电场灭活藻类的最佳效率分别为60.12%和74.16%。(3)臭氧可以有效去除水中的藻类,但没有达到预期的除藻效果。当处理水的体积为300mL,臭氧投加流量为10 mg/min,作用1min时,臭氧的灭藻率达到80.27%。(4)低压低频脉冲电场-臭氧协同处理时的最佳工艺条件是在脉冲电流密度为20mA/cm~2,臭氧投加流量为10 mg/min,反应时间为20min时,对300ml的水样进行处理,灭藻率可达89.58%。在相同的处理时间下,脉冲电场—臭氧协同对藻类的灭活率比单一的低压直流电场处理提高了29.46%、比单一的低压低频脉冲电场处理提高了15.12%。(5)电流密度、处理时间、处理水量对杀藻效果影响较大。电流密度增大,通电时间增长,杀藻效率提高;而处理水量越大,同等电流密度和处理时间条件下,灭藻效率越低。本文的综合结论是:低压低频脉冲电场-臭氧协同工艺对藻类的污染可以起到很好的控制作用,可以有效地杀灭水中的藻细胞。该工艺具有广泛的工业应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-25
  1.1 论文研究背景  9-10
  1.2 富营养化  10-13
    1.2.1 富营养化及机理  10
    1.2.2 富营养化的成因  10-11
    1.2.3 富营养化导致水华带来的危害  11-12
    1.2.4 国外湖泊富营养化现状  12
    1.2.5 国内湖泊富营养化现状  12-13
  1.3 富营养化水体中藻类污染及其控制  13-17
    1.3.1 藻类的来源  13
    1.3.2 藻类的基本特征  13-14
    1.3.3 藻类生长繁殖的影响因子  14-15
    1.3.4 现有的富营养化水中藻类的去除方法  15-17
  1.4 电化学灭藻方法  17-20
    1.4.1 电化学方法的优势及存在的问题  18
    1.4.2 电化学灭藻技术的国内外发展现状  18-19
    1.4.3 脉冲电场的灭藻研究  19-20
  1.5 臭氧灭藻的原理  20-22
    1.5.1 臭氧的物理化学性质  20-21
    1.5.2 臭氧净化水的作用机理  21
    1.5.3 国内外臭氧水处理技术的发展现状及发展前景  21-22
  1.6 本课题的研究目的、意义和技术路线  22-25
    1.6.1 研究目的和意义  22-24
    1.6.2 本课题研究的技术路线  24-25
第2章实验仪器及检测方法  25-28
  2.1 实验仪器  25
  2.2 实验方法  25-26
  2.3 藻类含量分析方法的选取  26-28
    2.3.1 现有藻类含量分析方法概述  26-27
    2.3.2 本论文所采用的藻类灭藻效果分析方法  27-28
第3章低压低频脉冲电场的灭藻研究  28-42
  3.1 低压直流电场的灭藻实验  28-34
    3.1.1 实验装置和试验方法  28-29
    3.1.2 实验结果与讨论  29-34
    3.1.3 小结  34
  3.2 低压低频脉冲电场的灭藻实验  34-40
    3.2.1 实验装置和试验方法  35-36
    3.2.2 实验结果与讨论  36-40
    3.2.3 小结  40
  3.3 低压直流电场和低压低频脉冲电场灭藻的效果对照  40-41
  3.4 小结  41-42
第4章低压低频脉冲电场-臭氧协同的灭藻研究  42-48
  4.1 臭氧灭藻的初步研究  42-45
    4.1.1 臭氧的制备  42-43
    4.1.2 实验装置和实验方法  43-44
    4.1.3 实验结果与讨论  44-45
  4.2 低压低频脉冲电场-臭氧协同灭藻的研究  45-46
    4.2.1 实验装置和实验方法  45-46
    4.2.2 实验结果与讨论  46
  4.3 小结  46-48
第5章电场灭藻的机理探讨  48-53
  5.1 电催化氧化的基本原理  48-50
    5.1.1 直接电解  48
    5.1.2 间接电解  48-50
  5.2 关于电场灭藻的作用机理的推断  50-51
  5.3 电场灭藻的机理探讨  51-53
第6章结论与建议  53-55
  6.1 结论  53-54
  6.2 对后续研究的建议  54-55
参考文献  55-58
致谢  58-59
论文发表情况  59

低压低频脉冲电场—臭氧协同灭藻的研究

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