光催化消毒装置的制作及其水处理性能

发布时间：2017-12-25 21:18

本文关键词：光催化消毒装置的制作及其水处理性能　出处：《大连理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：消毒工艺是污水处理的必要环节。由于具有广谱消毒性、无副产物及消毒迅速等优点,紫外线技术成为目前应用最广泛的消毒技术。其作用原理是阻断DNA复制从而抑制微生物繁殖,但不能彻底杀死致病菌。经紫外线处理的微生物可在一定条件下恢复繁殖能力,进而威胁用水安全。为避免这种潜在风险,必须彻底杀死微生物。光催化过程产生的羟基自由基能够氧化破坏细胞结构,实现彻底杀死微生物的目的。但是报道的光催化反应装置多为续批式,每个单元处理能力仅为几升每小时,达到与实际水厂匹配的处理量需占用庞大空间,无法实际应用。制造连续流型反应器提高单元处理能力有望解决这一问题。本论文工作针对上述问题开展,主要研究内容如下：(1)100 L/h光催化消毒器的制作及灭菌性能研究为了探索中试设备的合理结构、缩短实验周期,设计并制作了100 L/h的小型连续流光催化反应器。该反应器外壳为内径63.5 mm的不锈钢管,轴心放置紫外灯,围绕紫外灯辐射放置平板型载体,Ti02用溶胶凝胶法负载于载体上。灭菌实验中,流经光催化消毒设备后的出水中E. coli浓度是作为对照的UV过程的80%。在E. coli的复活情况评估实验中,UV过程出水水样培养16h后,E. coli浓度增至7.70×106 CFU/mL,而相同条件下光催化出水水样E. coli浓度仅为1.02×106CFU/mL(是UV过程的13.25%)。上述结果表明,相对于UV工艺,光催化消毒器的快速灭菌及抑制复活能力均显著提高。(2)24t/d光催化消毒设备的制作及消毒性能研究根据上述经验,设计了传质效果更好的单螺旋载体结构,采用静电喷涂方法在其表面负载P25光催化剂,然后环绕紫外灯安装于直径81mm的不锈钢管内。这种结构的光催化消毒设备处理能力为24t/d,达到中试级别。中试设备灭菌性能评价实验结果表明,光催化设备出水E. coli浓度、E. coli光复活及暗复活程度分别为紫外线过程的33.54%、2.71%和2.67%。在此基础上,通过调控进水流量(0.5 t/h-1.8 t/h1以及进水中E. coli浓度(2.76 ×103 CFU/mL-4.80×107 CFU/mL)考察此设备抗冲击能力,结果表明该设备测试范围内的灭菌效果均优于紫外线过程。以噬菌体f2为处理目标进行实验,结果表明该设备对噬菌体f2的灭活对数值比紫外线消毒过程高1.04个log值。(3)催化剂载体改良及设备运行费用计算采用溶胶凝胶法制备TiO2/Ti复合材料光催化载体。实验结果表明在水流连续冲刷48 h后,复合材料表面形貌无明显变化。设备运行结果表明,选用该复合材料载体后,设备消毒性能稳定。设备运行费用计算结果表明,该设备水处理费用为1.07元／吨。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【参考文献】