过流式UV/H_(2)O_(2)反应器中阿特拉津降解动力学的测定及模拟评估

紫外高级氧化工艺在降解去除水中微量有机污染物方面具有良好的应用前景,已有大量相关基础研究在实验室序批式反应器内完成,然而,在实际工程中采用的过流式反应器中的不同水流形态可能会对反应动力学和工艺效率产生影响。为此,采用过流式UV/H_(2)O_(2)反应器降解水中阿特拉津(ATZ),分别考察了H_(2)O_(2)浓度、反应器内径对ATZ降解效率和工艺经济性的影响,同时评估了稳态假设(SSA)模型在过流式UV/H_(2)O_(2)反应器中应用的可行性。结果表明:过流式反应器中UV/H_(2)O_(2)工艺对ATZ有着良好的去除效果,降解过程基本符合拟一级反应动力学(R^(2)>0.95);虽然反应器内流态并非完全混合,SSA模型仍可准确预测反应器中目标污染物的降解,模拟和实验结果相对偏差绝大多数不超过20%;在考察的H_(2)O_(2)浓度范围内,随着浓度的增加,不同反应器中ATZ的降解速率均逐渐增大,特别在H_(2)O_(2)浓度为0.2 mmol·L^(−1)时,内径为35 mm的反应器中ATZ降解速率常数达到5.8×10^(−2)s^(−1),是单独UV辐照下的4倍以上。由于平均紫外强度的变化,增大反应器内径将导致ATZ基于时间的降解速率常数的降低,但对基于紫外剂量的速率常数影响不大。此外,E_(EO)分析结果表明,增加H_(2)O_(2)浓度和增大反应器内径均可以降低ATZ去除的单位能耗。

穿孔导流板对紫外消毒器性能影响的CFD模拟评估

以某三灯管紫外消毒器为模型反应器,采用计算流体动力学(CFD)模拟技术评估不同穿孔导流板对紫外消毒器水流形态和消毒性能的影响。结果表明,在常规紫外消毒器前端设置穿孔导流板可以改变原水流集中的情况,但在消毒器中间再增加一个穿孔板对进一步均匀化流速分布的作用有限。由于紫外强度在呈三角布置的灯管附近具有最大值,水流的适度分散增大了其与光强分布的匹配度,从而提升了消毒性能。在考察的流量范围内,小穿孔板(孔径为6 mm)对紫外消毒器有效剂量的提升率为20%~34%,高于布水效果更好的基础穿孔板(孔径为10 mm,提升率为3%~13%),表明过于均匀的水流分布在既有的差异化光强分布下反而会减弱消毒效果。水流紫外穿透率的变化不影响各构型紫外消毒器性能的相对优劣,但高穿透率更利于消毒性能的提升。不同穿孔导流板条件下,紫外消毒器的性能主要取决于其最小剂量而非平均剂量。因此,基于CFD模拟技术的紫外消毒器优化设计及运行评估是提升和保障紫外消毒效率的重要途径。

紫外/氯工艺去除煤化工高盐废水中有机物的研究

采用紫外/氯高级氧化工艺处理煤化工高盐废水,探讨了不同投氯量对废水中有机物去除率的影响,并分析了氧化前后紫外吸收、荧光特性和可生化性的变化。首先率定了余氯对COD测试方法的影响,发现了与氯离子影响不同的线性负干扰。结果表明,单独紫外或单独加氯对COD或DOC的作用较小,而紫外/氯工艺对有机物的去除效果显著。在投氯量为240 mg/L、紫外辐照时间为25 min(对应紫外剂量为6000 mJ/cm^(2))条件下,对COD、DOC和UV_(254)的去除率分别达到91.7%、52.3%和69.8%。紫外/氯工艺可以提高废水的BOD_(5)及BOD_(5)/COD值,说明该工艺不会导致出水生物毒性的增加,且废水中的难生物降解有机物可转变为生物降解性良好的物质。单位能耗分析结果表明,增加投氯量可以降低紫外/氯工艺去除单位质量COD的成本。