离心泵水力空化降解给水微污染物腐殖酸的试验研究

发布时间：2020-11-19 14:48

　　 腐殖酸(HA)作为一种典型的给水水源微污染有机物,在自然界中存在非常广泛。一旦净水厂取水点水体中腐殖酸含量超标,在原水进厂后的加氯消毒过程中,HA极易和氯发生反应产生氯化消毒副产物DBPs、三卤甲烷类致癌物质THMs和MX(强致突变性消毒副产物)。而HA理化性质非常稳定,难以被净水厂的常规处理工艺降解。论文基于试验研究,确定了离心泵水力空化降解HA的效果、离心泵结构参数及运行控制参数,为离心泵水力空化装置的结构设计提供技术支持。试验中选用的离心泵型号为SG32200。研究了离心泵叶片数,流速、水体pH、HA初始浓度和循环时间等因素的影响,主要研究内容包括:(1)离心泵流速、水体pH值、HA初始浓度和循环时间一定,离心泵的叶片数n分别为4片、6片、8片、10片工况下,离心泵叶片数n对HA降解效果的影响,确定最佳叶片数。(2)通过控制泵前阀门控制流速。低流速点分别为1.0、1.2、1.4、1.6、1.8m/s,高流速节点分别为2.5、3.0、3.5、4.0m/s。使循环时间、HA初始浓度、离心泵叶片数为定值,不投加氧化试剂,分析流速对HA降解效果的影响,确定最佳流速。(3)针对最佳叶片数n和最佳流速,进行HA初始浓度分别为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0mg/L等6个浓度降解效果试验,确定最佳HA初始浓度。(4)pH控制变化范围为4.5～8.5,变化梯度为1.0,固定其余参数值,分析pH值与HA去除率的的关系。(5)从离心泵运行60min开始至180min时时间段,每隔30min取样,确定最佳循环时间。本次离心泵叶片数降解HA试验结果表明,SG32200型离心泵最佳叶片数为6片;在用途不同的两种流速状态下,最佳流速1.6m/s和3.5m/s,最佳pH值为5.5,最适HA初始浓度为6mg/L,循环时间为150min。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU991.2
【部分图文】：

压力降低，形成空化泡；离开收缩位置后，压力恢复正常水灭[33]。空化和射流空化略有不同。涡流空化是由有压流体依靠特定结构的化现象。流体在涡流仓中形成低压区域，若该处流体的压力低于当，则会使过流液体中的溶解态气体逸出，形成空化泡，进而产生空离心泵泵腔恰好具备成为涡流仓的结构条件。水在泵腔内流动时部压力较低，可以形成空化泡，发生涡流空化[35]。泵的工作原理是：叶轮旋转产生离心力，水在离心力的作用下涌向壳流出，导致叶轮中心一定范围内压力降低，这样后继流体才能[36]。在这样的工作环境中，如果离心泵泵腔内某处压强低至该处度下的饱和蒸汽压，就会将该处的低压液体汽化，形成空化泡；同水中的气体会以微气泡的形式逸出[37]。而压力较低的区域中的空入高压区时，空化泡会迅速溃灭，释放能量[38]。空化泡溃灭受力示、空化泡溃灭脉动规律如图 1.2 所示。

图 1.2 空泡溃灭的脉动规律[40].2 空化反应的优缺点介绍（1）水力空化的优势：和传统的净水工艺、超声空化相比，水力空化置的动力来源和结构特点，具有装置简易、操作简单、能效比较高、容易业化、无二次污染等诸多优点，并且不需要为其提供过于复杂的反应条件[以它既可以单独使用，又可以与强化混凝、光催化、Fenton 试剂等常规水术联用。只需确定不同处理条件和去除率要求，再根据现场试验确定技术可，技术要求较低。因此，水力空化技术在处理微污染水源中难降解有机具有广泛的应用前景[42]。（2）水力空化技术存在的缺陷：空化技术应用于有机物降解固然存在优在水利机械的使用寿命方面也有其缺陷所在。如果离心泵内部长期存在涡现象，会对泵的过流部件造成微小结构损伤[43]。并且在使用离心泵空化行有机物降解的同时，为达到处理效果的要求，需要向流入离心泵的微污中投入其他氧化性试剂或强酸、强碱用于调节 pH。由于离心泵的整体结

验中的空化装置是一套以离心泵为空化发生动力装置、以离心泵泵腔内流空化为研究核心的封闭循环管路系统。该管路系统由贮水水箱、离心统、流速仪、泵前阀门组成。验装置简述：1）贮水水箱中的微污染水经离心泵提供动力，在循环管路中循环往复添加多孔板或文丘里管的装置，空化完全在离心泵泵腔内发生；2）离心泵入口流速通过泵前阀门控制，流速调整结果可以根据流速仪观察得到；3）辅助试剂需要添加时，可将配比好的试剂直接投入水箱中；4）调整水体 pH 时投加浓 H2SO4和 NaOH 也是在甲酸好投加量之后箱，水箱材质为 PVC，抗腐蚀能力较强，无需考虑酸碱腐蚀导致水箱题；5）对离心泵叶片数量做调整时需要更换叶轮，此时需要将离心泵从装拆卸，打开泵壳进行更换。置简图如图 2.1 所示：
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本文编号：2890124