紫外/过硫酸盐氧化除嗅并控制消毒副产物生成的效能研究
发布时间：2021-05-10 02:05
嗅味物质由于阈值浓度非常低,难以被有效去除而始终是饮用水处理的难题。此外,富营养化水体通常含有大量的有机物,部分有机物难以被常规的饮用水处理工艺去除,并在氯化消毒时生成消毒副产物（DBPs）进而危害饮用水安全。因此,开发可以高效除嗅并减少后续氯化消毒时副产物生成的技术对保障饮用水安全具有重要的意义。本研究开发了紫外/过硫酸盐（UV/PS）高级氧化体系去除水中2-甲基异茨醇（2-MIB）和土臭素（GSM）这两种致嗅污染物并减少后续氯化消毒过程中DBPs生成的技术。UV/PS高级氧化体系可以有效降解2-MIB和GSM,其降解2-MIB和GSM的效能随着PS初始投量的增高而增强；pH值不能直接影响UV/PS体系降解2-MIB和GSM的效能,但是如果体系内含有磷酸根时,2-MIB和GSM的去除率在酸性条件下更高；2-MIB和GSM在UV/PS体系内的降解效能几乎不受反应温度、氯离子（C1-）和硝酸根离子（N03-）的影响；重碳酸根（HCO3-）和天然有机物（NOM）是实际水体中抑制UV/PS体系降解2-MIB和GSM的主要因素。以2-MIB和GSM为目标污染物,通过稳态假设建立了UV/PS高级...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景
1.2 水中常见的嗅味物质及性质
1.3 嗅味物质的来源
1.4 除嗅技术
1.4.1 化学氧化法
1.4.2 活性炭吸附法
1.4.3 生物处理法
1.4.4 膜分离技术
1.5 消毒副产物
1.5.1 消毒副产物的生成机理
1.5.2 消毒副产物的分类及毒性
1.5.3 氯化消毒副产物形成和转化的影响因素
1.5.4 消毒副产物的控制和去除技术
1.6 本研究的目的、意义和主要内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验试剂与仪器
2.2 光反应系统
2.2.1 光反应系统的组成
2.2.2 紫外辐照光强
2.2.3 有效光程
2.2.4 平均光强
2.3 检测方法
2.3.1 氨氮的测定
2.3.2 阴离子的测定
2.3.3 pH值的测定
2.3.4 碳酸根及重碳酸根的测定
2.3.5 有机碳、有机氮的测定
2.3.6 吸光度及摩尔吸光系数的测定
2.3.7 过氧化氢的测定
2.3.8 过硫酸盐的测定
2.3.9 氯的测定
2.3.10 2-甲基异茨醇和土臭素的测定
2.3.11 苯甲酸的测定
2.3.12 醛、酮类物质测定
2.3.13 挥发性消毒副产物的测定
2.3.14 卤乙酸的测定
2.3.15 2-甲基异茨醇、土臭素与SO_4~(·-)及HO~·反应速率常数的测定
2.3.16 差异显著性分析方法
2.4 实验设计与过程
2.4.1 确定紫外/过硫酸盐的除臭效能并构建动力学模型
2.4.2 紫外/过硫酸盐高级氧化体系对消毒副产物的影响
2.4.3 紫外/过硫酸盐高级氧化体系与其他氧化方式的对比实验
第3章 紫外/过硫酸盐高级氧化降解嗅味物质的效能
3.1 引言
3.2 紫外/过硫酸盐高级氧化降解2-甲基异茨醇和土臭素的效能
3.2.1 紫外、过硫酸盐和紫外/过硫酸盐体系降解2-甲基异茨醇和土臭素的效能
3.2.2 甲醇、叔丁醇的影响
3.2.3 SO_4~(·-)、HO~·与2-甲基异茨醇及土臭素的反应速率常数
3.3 紫外/过硫酸盐高级氧化降解2-甲基异茨醇和土臭素的影响因素
3.3.1 过硫酸盐初始投量的影响
3.3.2 反应pH值的影响
3.3.3 反应温度的影响
3.3.4 重碳酸根的影响
3.3.5 氯离子的影响
3.3.6 硝酸根离子的影响
3.3.7 天然有机物的影响
3.4 紫外/过硫酸盐高级氧化降解实际水体中2-甲基异茨醇和土臭素效能
3.4.1 水质指标
3.4.2 2-甲基异茨醇和土臭素的降解效能
3.5 本章小结
第4章 紫外/过硫酸盐高级氧化降解嗅味物质的动力学模型
4.1 引言
4.2 基本反应
4.3 动力学模型计算
4.4 模型在不同实验条件下的实用性
4.4.1 模型在不同过硫酸盐投量下的应用
4.4.2 模型在不同反应pH值下的应用
4.4.3 共存甲醇、叔丁醇时模型的应用
4.4.4 共存重碳酸根时模型的应用
4.4.5 共存天然有机物时模型的应用
4.4.6 模型在实际水体中的应用
4.5 本章小结
第5章 紫外/过硫酸盐高级氧化对氯化消毒副产物生成的影响
5.1 引言
5.2 紫外/过硫酸盐和紫外/过氧化氢高级氧化对氯化消毒副产物生成的影响
5.2.1 紫外/过硫酸盐和紫外/过氧化氢氧化天然有机物过程中的醛、酮类中间产物
5.2.2 对比不同氧化体系对氯化消毒副产物生成的影响
5.3 影响消毒副产物生成的因素
5.3.1 不同氧化时间对消毒副产物生成的影响
5.3.2 不同过硫酸盐投量对消毒副产物生成的影响
5.3.3 不同氧化pH值对消毒副产物生成的影响
5.3.4 硝酸根离子对消毒副产物生成的影响
5.3.5 氨对消毒副产物生成的影响
5.3.6 溴离子对消毒副产物生成的影响
5.4 本章小结
第6章 紫外/过硫酸盐体系与其他氧化体系的对比研究
6.1 引言
6.2 磷酸盐缓冲下的纯水体系
6.3 具有天然有机物的体系
6.3.1 2-甲基异茨醇和土臭素在含天然有机物水体中的去除效能
6.3.2 四种氧化方式氧化天然有机物过程中生成的醛、酮类中间产物
6.3.3 四种氧化方式对氯化过程中消毒副产物生成的影响
6.4 实际水体
6.4.1 水质指标
6.4.2 四种氧化方式氧化实际水体过程中无机氮和有机氮的浓度变化
6.4.3 2-甲基异茨醇和土臭素在实际水体中的去除效能
6.4.4 四种氧化方式氧化实际水体过程中生成的醛、酮类中间产物
6.4.5 四种预氧化方式对实际水体氯化过程中消毒副产物生成的影响
6.5 工程应用前景
6.6 本章小结
结论
结论
创新点
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]Treatment20of20taste20and20odor20causing20compounds202-methyl20isoborneol20and20geosmin20in20drinking20water:A20critical20review[J]. Rangesh Srinivasan,George A.Sorial. Journal of Environmental Sciences. 2011(01)
[2]O3/H2O2降解水中致嗅物质2-MIB的效能与机理[J]. 李学艳,高乃云,沈吉敏,马军,隋铭皓. 环境科学学报. 2009(02)
[3]水厂除藻除嗅试验研究[J]. 李哲,赵大鹏,吕跃进,陈牧民. 供水技术. 2008(04)
[4]Comparison20of20Dissolved20Air20Flotation20and20Sedimentation20in20Treatment20of20Typical20North20China20Source20Water[J]. 刘善培,王启山,何文杰,韩宏大,樊雪红,耿天甲. 过程工程学报. 2007(02)
[5]臭氧氧化分解饮用水中嗅味物质2-甲基异莰醇[J]. 马军,李学艳,陈忠林,齐飞. 环境科学. 2006(12)
[6]高锰酸钾复合药剂去除放线菌嗅味研究[J]. 张锦,李圭白,陈忠林. 中国给水排水. 2002(03)
[7]高锰酸钾复合药剂除藻臭试验[J]. 陈忠林,王东田,李圭白,吕启忠,罗建强,杨长青. 中国给水排水. 2000(11)
[8]W市饮用水水源富营养化的初步研究[J]. 蔡祖根,钱松,王金敖,周明浩. 环境与健康杂志. 1997(06)
博士论文
[1]蓝藻细胞及藻类有机物在氯化消毒中副产物的形成机理与控制[D]. 方晶云.哈尔滨工业大学 2010
[2]铝氧化物催化臭氧氧化水中嗅味物质的效能与机理研究[D]. 齐飞.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]真空紫外处理水中难降解微量有机污染物[D]. 岳思阳.哈尔滨工业大学 2012
[2]化学预氧化对藻类特性及氯化消毒副产物生成规律的影响[D]. 谢鹏超.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3178463
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景
1.2 水中常见的嗅味物质及性质
1.3 嗅味物质的来源
1.4 除嗅技术
1.4.1 化学氧化法
1.4.2 活性炭吸附法
1.4.3 生物处理法
1.4.4 膜分离技术
1.5 消毒副产物
1.5.1 消毒副产物的生成机理
1.5.2 消毒副产物的分类及毒性
1.5.3 氯化消毒副产物形成和转化的影响因素
1.5.4 消毒副产物的控制和去除技术
1.6 本研究的目的、意义和主要内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验试剂与仪器
2.2 光反应系统
2.2.1 光反应系统的组成
2.2.2 紫外辐照光强
2.2.3 有效光程
2.2.4 平均光强
2.3 检测方法
2.3.1 氨氮的测定
2.3.2 阴离子的测定
2.3.3 pH值的测定
2.3.4 碳酸根及重碳酸根的测定
2.3.5 有机碳、有机氮的测定
2.3.6 吸光度及摩尔吸光系数的测定
2.3.7 过氧化氢的测定
2.3.8 过硫酸盐的测定
2.3.9 氯的测定
2.3.10 2-甲基异茨醇和土臭素的测定
2.3.11 苯甲酸的测定
2.3.12 醛、酮类物质测定
2.3.13 挥发性消毒副产物的测定
2.3.14 卤乙酸的测定
2.3.15 2-甲基异茨醇、土臭素与SO_4~(·-)及HO~·反应速率常数的测定
2.3.16 差异显著性分析方法
2.4 实验设计与过程
2.4.1 确定紫外/过硫酸盐的除臭效能并构建动力学模型
2.4.2 紫外/过硫酸盐高级氧化体系对消毒副产物的影响
2.4.3 紫外/过硫酸盐高级氧化体系与其他氧化方式的对比实验
第3章 紫外/过硫酸盐高级氧化降解嗅味物质的效能
3.1 引言
3.2 紫外/过硫酸盐高级氧化降解2-甲基异茨醇和土臭素的效能
3.2.1 紫外、过硫酸盐和紫外/过硫酸盐体系降解2-甲基异茨醇和土臭素的效能
3.2.2 甲醇、叔丁醇的影响
3.2.3 SO_4~(·-)、HO~·与2-甲基异茨醇及土臭素的反应速率常数
3.3 紫外/过硫酸盐高级氧化降解2-甲基异茨醇和土臭素的影响因素
3.3.1 过硫酸盐初始投量的影响
3.3.2 反应pH值的影响
3.3.3 反应温度的影响
3.3.4 重碳酸根的影响
3.3.5 氯离子的影响
3.3.6 硝酸根离子的影响
3.3.7 天然有机物的影响
3.4 紫外/过硫酸盐高级氧化降解实际水体中2-甲基异茨醇和土臭素效能
3.4.1 水质指标
3.4.2 2-甲基异茨醇和土臭素的降解效能
3.5 本章小结
第4章 紫外/过硫酸盐高级氧化降解嗅味物质的动力学模型
4.1 引言
4.2 基本反应
4.3 动力学模型计算
4.4 模型在不同实验条件下的实用性
4.4.1 模型在不同过硫酸盐投量下的应用
4.4.2 模型在不同反应pH值下的应用
4.4.3 共存甲醇、叔丁醇时模型的应用
4.4.4 共存重碳酸根时模型的应用
4.4.5 共存天然有机物时模型的应用
4.4.6 模型在实际水体中的应用
4.5 本章小结
第5章 紫外/过硫酸盐高级氧化对氯化消毒副产物生成的影响
5.1 引言
5.2 紫外/过硫酸盐和紫外/过氧化氢高级氧化对氯化消毒副产物生成的影响
5.2.1 紫外/过硫酸盐和紫外/过氧化氢氧化天然有机物过程中的醛、酮类中间产物
5.2.2 对比不同氧化体系对氯化消毒副产物生成的影响
5.3 影响消毒副产物生成的因素
5.3.1 不同氧化时间对消毒副产物生成的影响
5.3.2 不同过硫酸盐投量对消毒副产物生成的影响
5.3.3 不同氧化pH值对消毒副产物生成的影响
5.3.4 硝酸根离子对消毒副产物生成的影响
5.3.5 氨对消毒副产物生成的影响
5.3.6 溴离子对消毒副产物生成的影响
5.4 本章小结
第6章 紫外/过硫酸盐体系与其他氧化体系的对比研究
6.1 引言
6.2 磷酸盐缓冲下的纯水体系
6.3 具有天然有机物的体系
6.3.1 2-甲基异茨醇和土臭素在含天然有机物水体中的去除效能
6.3.2 四种氧化方式氧化天然有机物过程中生成的醛、酮类中间产物
6.3.3 四种氧化方式对氯化过程中消毒副产物生成的影响
6.4 实际水体
6.4.1 水质指标
6.4.2 四种氧化方式氧化实际水体过程中无机氮和有机氮的浓度变化
6.4.3 2-甲基异茨醇和土臭素在实际水体中的去除效能
6.4.4 四种氧化方式氧化实际水体过程中生成的醛、酮类中间产物
6.4.5 四种预氧化方式对实际水体氯化过程中消毒副产物生成的影响
6.5 工程应用前景
6.6 本章小结
结论
结论
创新点
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]Treatment20of20taste20and20odor20causing20compounds202-methyl20isoborneol20and20geosmin20in20drinking20water:A20critical20review[J]. Rangesh Srinivasan,George A.Sorial. Journal of Environmental Sciences. 2011(01)
[2]O3/H2O2降解水中致嗅物质2-MIB的效能与机理[J]. 李学艳,高乃云,沈吉敏,马军,隋铭皓. 环境科学学报. 2009(02)
[3]水厂除藻除嗅试验研究[J]. 李哲,赵大鹏,吕跃进,陈牧民. 供水技术. 2008(04)
[4]Comparison20of20Dissolved20Air20Flotation20and20Sedimentation20in20Treatment20of20Typical20North20China20Source20Water[J]. 刘善培,王启山,何文杰,韩宏大,樊雪红,耿天甲. 过程工程学报. 2007(02)
[5]臭氧氧化分解饮用水中嗅味物质2-甲基异莰醇[J]. 马军,李学艳,陈忠林,齐飞. 环境科学. 2006(12)
[6]高锰酸钾复合药剂去除放线菌嗅味研究[J]. 张锦,李圭白,陈忠林. 中国给水排水. 2002(03)
[7]高锰酸钾复合药剂除藻臭试验[J]. 陈忠林,王东田,李圭白,吕启忠,罗建强,杨长青. 中国给水排水. 2000(11)
[8]W市饮用水水源富营养化的初步研究[J]. 蔡祖根,钱松,王金敖,周明浩. 环境与健康杂志. 1997(06)
博士论文
[1]蓝藻细胞及藻类有机物在氯化消毒中副产物的形成机理与控制[D]. 方晶云.哈尔滨工业大学 2010
[2]铝氧化物催化臭氧氧化水中嗅味物质的效能与机理研究[D]. 齐飞.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]真空紫外处理水中难降解微量有机污染物[D]. 岳思阳.哈尔滨工业大学 2012
[2]化学预氧化对藻类特性及氯化消毒副产物生成规律的影响[D]. 谢鹏超.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3178463
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/3178463.html
