高速水流空化空蚀对难降解污染物的作用机制研究

研究意义：工业废水中难降解污染物具有毒性强、色度高、化学需氧量大等特点，微生物对其没有降解效果，常规的生物处理工艺失去作用，严重威胁着人类的身体健康，是目前水污染控制研究的难点问题。本项目利用高速水流空化空蚀的特性去除废水中的难降解污染物，对促进水力学学科的发展具有重要的意义。.研究内容：在多孔板式、文丘里（Venturi）式及其组合式水力空化反应器中，试验研究多孔板的孔口形状、孔口数量、孔口大小和布置方式，文丘里管喉部相对长度，文丘里管与多孔板的组合效应，不同流速、空化数、废水初始浓度、废水pH值、废水循环周期、自由基产量、切应力、紊动强度等对高速水流空化空蚀去除难降解亲水性、疏水性污染物及其混合物的影响，揭示高速水流空化空蚀去除难降解污染物的机理。

工业废水中难降解污染物具有毒性强、色度高、化学需氧量大等特点，微生物对其没有降解效果，常规的生物处理工艺失去作用，严重威胁着人类的身体健康，是目前水污染控制研究的难点问题。本项目在多孔板式水力空化反应器中，试验研究了多孔板的孔口形状（三角孔、方孔、圆孔）、孔口数量、孔口大小和孔口排列对空化空蚀去除难降解亲水性污染物（对硝基苯酚）的影响，试验研究了孔口流速、空化数、废水初始浓度、废水pH值、空化空蚀作用时间、自由基产量、切应力、紊动强度等对空化空蚀去除难降解亲水性污染物的影响。试验结果表明：三角孔多孔板的降解率最大，方孔多孔板次之，圆孔多孔板最小；孔口大小相同时，孔口数量越多，降解率越大；孔口数量相同时，适当增大孔口，可提高降解率；孔口交错式排列的降解率比棋盘式的大；孔口流速越高，降解率越大；空化数越低，降解率越大；降解率随初始浓度的变化存在一个极大值，即存在一个使降解率最大的最佳初始浓度，其值约为25~75mg/L，与孔口流速有关；降解率随时间的增加而逐渐增大；pH值约为中性时的降解效果最好；自由基产量越高，降解率越大；切应力和紊动强度越大，降解效果越好；在文丘里式水力空化反应器中，试验研究了文丘里管喉部相对长度对空化空蚀去除难降解疏水性污染物（硝基苯）的影响。试验结果表明：文丘里管的喉部长度影响疏水性污染物的降解率，并存在一个使降解率最大的最优喉部相对长度，即L/R=40；喉部流速越大，降解效果越好，且降解率受硝基苯初始浓度的影响，存在一个最佳降解效果的初始浓度；在组合式水力空化反应器中，试验研究了文丘里管与多孔板的组合效应对空化空蚀去除难降解亲水性与疏水性混合物（对硝基苯酚与硝基苯混合）的影响，降解硝基苯与对硝基苯酚混合废水，同样存在一个最佳初始浓度；分别用多孔板式、文丘里式及其组合式水力空化反应器对实际化工废水、纺织印染废水、农药废水、化学制药废水进行处理，通过对三种型式水力空化反应器的比较得出：文丘里管喉部相对长度L/R=40与三角孔多孔板组合的降解率最大；实际废水稀释比为12.5%~25%时降解效果最好；可去除实际印染废水的色度；利用空化空蚀处理实际废水时，无需调节pH值。