染料(liao)(liao)制造所產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)污水(shui)(shui)(shui)(shui)由于含芳(fang)香基團物質(zhi)(zhi)(zhi)，且色(se)度(du)大，鹽度(du)高(gao)，經物化(hua)及生(sheng)(sheng)化(hua)處理(li)仍然難以達標排放，更不用(yong)說達到(dao)到(dao)回(hui)用(yong)標準。如浙(zhe)江某公司分散染料(liao)(liao)生(sheng)(sheng)產(chan)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)經中(zhong)(zhong)和、物化(hua)混凝(ning)、沉淀預處理(li)后進(jin)行水(shui)(shui)(shui)(shui)解(jie)酸化(hua)、曝氣好氧(yang)(yang)(yang)(yang)生(sheng)(sheng)物處理(li)，生(sheng)(sheng)化(hua)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)COD約為(wei)400mg/L，TOC為(wei)90～110mg/L，色(se)度(du)約為(wei)600倍(bei)，pH為(wei)6．5～7．5。染料(liao)(liao)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)生(sheng)(sheng)化(hua)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)行臭氧(yang)(yang)(yang)(yang)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)處理(li)，利(li)用(yong)臭氧(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)強氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)性與水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)烯烴類、芳(fang)香族(zu)、酚類等(deng)有機(ji)化(hua)合物發生(sheng)(sheng)反(fan)應(ying)，對有機(ji)物和色(se)度(du)的(de)去除(chu)效(xiao)果(guo)較(jiao)好，但(dan)臭氧(yang)(yang)(yang)(yang)在水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量濃(nong)度(du)一(yi)般只有每升幾(ji)毫克左右。因此，臭氧(yang)(yang)(yang)(yang)在水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)傳質(zhi)(zhi)(zhi)過程是直接影響廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)效(xiao)果(guo)以及經濟有效(xiao)性的(de)重要因素(su)，因此，必(bi)須(xu)改善臭氧(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)傳質(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)率(lv)。  

臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效率(lv)取(qu)決于臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)分子在(zai)(zai)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴散過(guo)(guo)程(cheng)。臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)也可能是(shi)擴散和(he)(he)反應(ying)同時控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)。擴散過(guo)(guo)程(cheng)考慮(lv)因素主要(yao)是(shi)相際平衡和(he)(he)傳(chuan)遞(di)速率(lv)兩方面(mian)(mian)。雙膜(mo)理論假設氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)兩相之間(jian)有(you)一相界面(mian)(mian)，相界面(mian)(mian)兩側分別為(wei)氣(qi)(qi)膜(mo)和(he)(he)液(ye)(ye)(ye)膜(mo)，兩層膜(mo)均(jun)為(wei)滯流(liu);膜(mo)外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)主流(liu)均(jun)進行充分湍(tuan)流(liu)，濃(nong)度(du)(du)均(jun)勻，氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)兩膜(mo)為(wei)傳(chuan)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)阻(zu)力(li);在(zai)(zai)相界面(mian)(mian)處，氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)兩相的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)濃(nong)度(du)(du)關系達到平衡。根據傳(chuan)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)雙膜(mo)理論，單位時間(jian)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量與氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)傳(chuan)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)面(mian)(mian)積以及氣(qi)(qi)相主流(liu)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均(jun)分壓或液(ye)(ye)(ye)相主流(liu)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平衡濃(nong)度(du)(du)有(you)關。而臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)在(zai)(zai)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解度(du)(du)很(hen)低，認(ren)為(wei)傳(chuan)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)阻(zu)力(li)主要(yao)集中(zhong)(zhong)(zhong)在(zai)(zai)液(ye)(ye)(ye)相，且(qie)臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)發(fa)生器所產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量濃(nong)度(du)(du)也比較低，較小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)梯度(du)(du)限制(zhi)了(le)傳(chuan)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速率(lv)。由(you)于臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)在(zai)(zai)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)遞(di)速率(lv)低，通(tong)過(guo)(guo)反應(ying)器及運行參(can)數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)進，利用超聲(sheng)波、電場強化(hua)臭(chou)氧(yang)(yang)(yang)(yang)傳(chuan)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)是(shi)當前研究(jiu)熱點。  

一般而言，氣(qi)(qi)液(ye)傳(chuan)(chuan)質效(xiao)(xiao)率(lv)與液(ye)體中分(fen)散相即氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)尺寸(cun)及(ji)(ji)傳(chuan)(chuan)質比表(biao)(biao)面(mian)積有(you)極大關(guan)系。其中傳(chuan)(chuan)質比表(biao)(biao)面(mian)積與反應裝置的(de)幾(ji)何尺寸(cun)、運行參(can)數、氣(qi)(qi)相及(ji)(ji)液(ye)相物質的(de)物化(hua)(hua)特性有(you)關(guan)。氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)尺寸(cun)減(jian)小(xiao)，可以促(cu)進氣(qi)(qi)液(ye)傳(chuan)(chuan)質過程(cheng)，加快反應進程(cheng)。本(ben)文使用鼓(gu)泡(pao)(pao)反應器，在柱底(di)加載不同(tong)孔徑的(de)微孔膜片(pian)分(fen)散臭氧氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)，氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)經過物理(li)分(fen)割產生均勻穩定的(de)小(xiao)氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)，以提高廢水(shui)處理(li)效(xiao)(xiao)果和(he)臭氧利用率(lv)，考察氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)尺寸(cun)、氣(qi)(qi)泡(pao)(pao)比表(biao)(biao)面(mian)積及(ji)(ji)臭氧停留(liu)時間對臭氧傳(chuan)(chuan)質和(he)廢水(shui)氧化(hua)(hua)處理(li)效(xiao)(xiao)果的(de)影響。  

1實(shi)驗方法  

1．1實驗(yan)儀器  

主要儀器:基(ji)恩士(KEYENCE)VW-6000E動態分(fen)析儀、亞(ya)奧3L/minFY醫用保(bao)健制氧機、江冠CF-3臭氧發生器、上海(hai)克羅姆濕式BSD0．5氣體(ti)流量計、新世紀T6紫外可(ke)見分(fen)光(guang)光(guang)度計、雷磁PHS-3D型pH計、日本島(dao)津(jin)(TOC-VCPH)TOC分(fen)析儀。  

1．2廢水特(te)性  

實驗使用的(de)廢(fei)水(shui)(shui)取(qu)自某(mou)大型染(ran)料(liao)生產廠廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)站生化(hua)二沉(chen)池出(chu)水(shui)(shui)。廢(fei)水(shui)(shui)為(wei)橙黃色(se)(se)，根(gen)據可見(jian)光(guang)(guang)(guang)顏色(se)(se)與波(bo)長的(de)對應關系，橙黃色(se)(se)可對應570～610nm波(bo)長，因此測(ce)定廢(fei)水(shui)(shui)在波(bo)長580nm處(chu)(chu)的(de)吸(xi)光(guang)(guang)(guang)度(du)衡量其色(se)(se)度(du)大小。即通過(guo)紫外-可見(jian)光(guang)(guang)(guang)分光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)度(du)計進行580nm波(bo)長處(chu)(chu)的(de)吸(xi)光(guang)(guang)(guang)度(du)測(ce)定。生化(hua)出(chu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質指(zhi)標COD約為(wei)400mg/L，TOC為(wei)90～110mg/L，580nm處(chu)(chu)吸(xi)光(guang)(guang)(guang)度(du)值A(580nm)為(wei)0．1，pH為(wei)6．5，無明顯沉(chen)淀物。  

1．3實驗裝置  

生(sheng)化(hua)(hua)出水臭(chou)氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)反(fan)應裝置如(ru)圖1所(suo)示，柱(zhu)底(di)部安(an)裝可拆卸的不同孔(kong)徑(jing)微(wei)孔(kong)膜(mo)片對臭(chou)氧(yang)(yang)氣(qi)泡進行分散，膜(mo)片使用抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)的銅合金材(cai)質，孔(kong)徑(jing)各為(wei)30、20、10和5μm。臭(chou)氧(yang)(yang)反(fan)應時間50min，每(mei)次處理的廢(fei)水量均為(wei)400mL，取水樣時可從(cong)反(fan)應柱(zhu)中(zhong)間的取水樣口處取樣。尾氣(qi)經(jing)KI溶液吸收排出。  

1．4測試方法  

采用(yong)580nm處(chu)吸(xi)光度(du)(du)(du)值(zhi)、TOC、及COD作(zuo)為衡量色度(du)(du)(du)和(he)有機物去除效果(guo)的指標。衡量色度(du)(du)(du)變化使(shi)用(yong)紫外-可見(jian)光分(fen)光光度(du)(du)(du)計(ji)測(ce)定580nm處(chu)的吸(xi)光度(du)(du)(du);TOC使(shi)用(yong)TOC測(ce)定儀(yi)進行(xing)測(ce)定;COD使(shi)用(yong)重(zhong)鉻酸鉀法(fa)測(ce)定，消解方法(fa)為微波消解。測(ce)定臭(chou)氧濃度(du)(du)(du)使(shi)用(yong)國標碘化鉀測(ce)定法(fa)。  

采用氣(qi)泡動態分析(xi)儀進行(xing)臭氧(yang)(yang)氣(qi)泡臭氧(yang)(yang)氣(qi)泡拍攝(she)和數據處(chu)理(li)工作:架(jia)設攝(she)像(xiang)頭和光源(yuan)，在最大放(fang)大倍率處(chu)調(diao)節(jie)焦距，再選擇合適放(fang)大倍率，調(diao)整快(kuai)門速度和幀速進行(xing)拍攝(she)，并保存(cun)視(shi)頻。通過主機自帶程序對視(shi)頻進行(xing)靜態圖(tu)像(xiang)捕捉，保存(cun)圖(tu)像(xiang)后進行(xing)輝度二值化處(chu)理(li)，并選擇圖(tu)像(xiang)中清晰的氣(qi)泡進行(xing)填充和去除微粒等(deng)處(chu)理(li)，逐個測量其(qi)面積，將結果以(yi)表格形式輸出并保存(cun)。  

氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)大(da)(da)小統(tong)計(ji)(ji)(ji)方法(fa):調節輝度(du)得(de)到的(de)(de)最佳(jia)二(er)(er)值化圖(tu)像(xiang)(xiang)，對(dui)輝度(du)識別的(de)(de)單個個體進行(xing)(xing)面積(ji)計(ji)(ji)(ji)算，若(ruo)圖(tu)像(xiang)(xiang)中(zhong)某(mou)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)成像(xiang)(xiang)模糊，不(bu)在聚焦范圍內(nei)應放棄該氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)，將(jiang)清晰的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)挑選(xuan)出(chu)并計(ji)(ji)(ji)算當(dang)量直(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing);拍攝視頻所(suo)得(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)過密，導致(zhi)單個氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)在靜態圖(tu)像(xiang)(xiang)中(zhong)無法(fa)通(tong)過輝度(du)進行(xing)(xing)識別，使用手動確定(ding)圓周上(shang)3個點確定(ding)圓的(de)(de)直(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)。對(dui)比同一幀截圖(tu)下，使用輝度(du)調節進行(xing)(xing)二(er)(er)值化所(suo)得(de)當(dang)量直(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)與直(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)接測(ce)量氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)直(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)兩(liang)種方法(fa)的(de)(de)結(jie)果(guo)，相差微小。無論以(yi)何種方法(fa)進行(xing)(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)直(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)測(ce)定(ding)，均應以(yi)大(da)(da)統(tong)計(ji)(ji)(ji)量作為基(ji)礎，每種拍攝條(tiao)件以(yi)600個氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)以(yi)上(shang)的(de)(de)統(tong)計(ji)(ji)(ji)量進行(xing)(xing)直(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)統(tong)計(ji)(ji)(ji)，從而得(de)到氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)直(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)分(fen)布(bu)直(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)方圖(tu)和累計(ji)(ji)(ji)分(fen)布(bu)圖(tu)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)大(da)(da)小以(yi)索特直(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)(jing)表示。  

2結果與(yu)討論  

2．1pH對臭氧處理效(xiao)果的影(ying)響  

將廢(fei)水(shui)(shui)(shui)用稀(xi)硫(liu)酸溶液及(ji)稀(xi)氫(qing)(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈉溶液調(diao)(diao)(diao)為(wei)酸性或堿(jian)性，進(jin)行臭(chou)氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理效果的(de)比較。未調(diao)(diao)(diao)節pH的(de)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)pH為(wei)6．5，采用稀(xi)硫(liu)酸將廢(fei)水(shui)(shui)(shui)pH調(diao)(diao)(diao)節為(wei)2．5、4．5，采用稀(xi)氫(qing)(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈉將廢(fei)水(shui)(shui)(shui)調(diao)(diao)(diao)節為(wei)9、11。反(fan)應柱(zhu)底部(bu)不加載膜片(pian)，臭(chou)氧(yang)(yang)通入廢(fei)水(shui)(shui)(shui)中反(fan)應不同時間(jian)，測定廢(fei)水(shui)(shui)(shui)的(de)580nm處(chu)(chu)吸光(guang)度值(zhi)、TOC、COD，計算(suan)去(qu)除(chu)率得到相應曲線。由圖2可看出，隨(sui)著pH增(zeng)大(da)，廢(fei)水(shui)(shui)(shui)的(de)處(chu)(chu)理效果也(ye)隨(sui)之變好，相對未調(diao)(diao)(diao)節pH的(de)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)，pH=11的(de)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)經(jing)臭(chou)氧(yang)(yang)處(chu)(chu)理后(hou)，COD去(qu)除(chu)率提(ti)高(gao)了13%，TOC去(qu)除(chu)率提(ti)高(gao)了20%，色度去(qu)除(chu)速率也(ye)更(geng)快(kuai)，反(fan)應3min后(hou)，色度可降低80%。  

廢(fei)水調節(jie)為堿(jian)性后，會產生少量懸(xuan)浮(fu)和沉淀物(wu)(wu)質(zhi)。廢(fei)水pH越(yue)大，產生的(de)(de)懸(xuan)浮(fu)和沉淀物(wu)(wu)質(zhi)越(yue)多。將廢(fei)水調節(jie)pH為堿(jian)性后，過(guo)濾取澄清液，保(bao)持其(qi)他條件不變(bian)進(jin)行臭(chou)氧(yang)氧(yang)化反應，測定其(qi)反應后各去(qu)(qu)除率指標，與不過(guo)濾的(de)(de)堿(jian)性廢(fei)水去(qu)(qu)除率進(jin)行對(dui)比，幾乎無差(cha)別(bie)，可(ke)見少量的(de)(de)懸(xuan)浮(fu)及沉淀物(wu)(wu)質(zhi)對(dui)臭(chou)氧(yang)的(de)(de)去(qu)(qu)除率影響不大。堿(jian)性廢(fei)水中(zhong)臭(chou)氧(yang)快速分解且產生的(de)(de)羥基自由(you)基增多，從而(er)得到(dao)比中(zhong)性環境更好的(de)(de)處理效果(guo)。而(er)酸性條件下(xia)，臭(chou)氧(yang)氧(yang)化過(guo)程受到(dao)抑制，色(se)度(du)和有機物(wu)(wu)的(de)(de)去(qu)(qu)除率降低。  

pH=11與pH=9相比，廢水氧(yang)化處理效果相差不大(色(se)度的(de)(de)去(qu)除幾乎無差別，TOC和COD去(qu)除率僅分(fen)別提高2%和5%)，反(fan)(fan)應(ying)結(jie)束后pH=9的(de)(de)廢水可回歸到pH=7～8，接近中性，適宜直接回用，而pH=11的(de)(de)廢水反(fan)(fan)應(ying)后pH=10。若反(fan)(fan)應(ying)柱底部(bu)加(jia)載(zai)膜片，更多的(de)(de)懸浮和沉淀物質(zhi)容易(yi)造(zao)成膜孔堵塞(sai)。因此，臭氧(yang)氧(yang)化處理最(zui)佳pH為9。  

2．2分(fen)散氣(qi)泡膜片(pian)孔徑(jing)對廢水處理效果(guo)的影響  

反(fan)(fan)(fan)應(ying)前(qian)10～20min，臭(chou)(chou)氧與廢(fei)水中易反(fan)(fan)(fan)應(ying)物質(zhi)(zhi)快速反(fan)(fan)(fan)應(ying)，這一階段(duan)反(fan)(fan)(fan)應(ying)速率常數(shu)較大;后(hou)一階段(duan)，廢(fei)水中難降解物質(zhi)(zhi)繼續與臭(chou)(chou)氧發生(sheng)反(fan)(fan)(fan)應(ying)，但反(fan)(fan)(fan)應(ying)速率明(ming)顯下降。臭(chou)(chou)氧處理(li)廢(fei)水過程(cheng)主要(yao)靠傳質(zhi)(zhi)過程(cheng)而非反(fan)(fan)(fan)應(ying)過程(cheng)控(kong)制。在其他反(fan)(fan)(fan)應(ying)條件保(bao)持不(bu)變條件下，反(fan)(fan)(fan)應(ying)柱底部不(bu)加載膜片(pian)、加載30、20、10和5μm膜片(pian)，考察臭(chou)(chou)氧對廢(fei)水的氧化處理(li)效果，如圖3所示。  

不加載膜(mo)片的(de)情況下(xia)，臭氧(yang)氧(yang)化(hua)處理后(hou)出(chu)水(shui)(shui)COD仍有(you)220mg/L，TOC約(yue)為90mg/L，而加載膜(mo)片的(de)情況下(xia)，處理效果最好(hao)的(de)出(chu)水(shui)(shui)COD可在100mg/L以下(xia)，TOC降至70mg/L。且膜(mo)片孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)越(yue)小(xiao)，廢(fei)水(shui)(shui)的(de)處理效果越(yue)好(hao)。加載30μm孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)的(de)膜(mo)片與無(wu)膜(mo)片相(xiang)比，COD去(qu)除率(lv)提(ti)高(gao)(gao)了(le)12%，TOC去(qu)除率(lv)提(ti)高(gao)(gao)了(le)4．3%，色度的(de)去(qu)除速度也略(lve)微提(ti)高(gao)(gao)。加載5μm孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)的(de)膜(mo)片相(xiang)比無(wu)膜(mo)片的(de)情況，COD去(qu)除率(lv)提(ti)高(gao)(gao)了(le)近30%，TOC去(qu)除率(lv)提(ti)高(gao)(gao)了(le)16%，廢(fei)水(shui)(shui)在反應10min后(hou)幾乎(hu)變為無(wu)色。值得指出(chu)的(de)是，若調節(jie)廢(fei)水(shui)(shui)至pH為9，加載5μm孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)的(de)膜(mo)片，COD和(he)TOC去(qu)除率(lv)可在此基礎上(shang)分別提(ti)高(gao)(gao)5%～10%和(he)10%～15%。  

以上(shang)數據(ju)均(jun)說(shuo)明加載膜(mo)(mo)片(pian)(pian)(pian)(pian)后(hou)廢水(shui)的(de)處理(li)效果(guo)有明顯提(ti)高(gao)，因(yin)此，考(kao)察(cha)不同(tong)孔(kong)徑(jing)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)(pian)(pian)的(de)實(shi)驗(yan)條件下(xia)臭(chou)(chou)氧利(li)用(yong)率(lv)(lv)(lv)的(de)變化。測定不同(tong)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)(pian)(pian)孔(kong)徑(jing)下(xia)臭(chou)(chou)氧與廢水(shui)反應(ying)前(qian)后(hou)氣(qi)相濃度變化，計算(suan)臭(chou)(chou)氧利(li)用(yong)率(lv)(lv)(lv)，圖4表明，加載孔(kong)徑(jing)小的(de)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)(pian)(pian)更有利(li)于增強氣(qi)液傳質，尤(you)其在反應(ying)前(qian)5min，加載10μm的(de)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)(pian)(pian)，臭(chou)(chou)氧利(li)用(yong)率(lv)(lv)(lv)可(ke)接(jie)近60%，而(er)無膜(mo)(mo)片(pian)(pian)(pian)(pian)的(de)條件下(xia)臭(chou)(chou)氧利(li)用(yong)率(lv)(lv)(lv)僅為30%左右(you)。10μm的(de)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)(pian)(pian)比30μm的(de)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)(pian)(pian)臭(chou)(chou)氧利(li)用(yong)率(lv)(lv)(lv)也可(ke)提(ti)高(gao)15%以上(shang)。  

2．3微孔氣泡大小對臭氧(yang)傳質的影(ying)響  

10μm孔(kong)徑(jing)的(de)(de)膜片(pian)拍攝(she)的(de)(de)視頻截圖(tu)如(ru)圖(tu)5(a)所示(shi)，調(diao)節輝度得到(dao)(dao)的(de)(de)最佳二(er)值化圖(tu)像(xiang)如(ru)圖(tu)5(b)所示(shi)，每種拍攝(she)條件(jian)以(yi)600個(ge)氣泡以(yi)上的(de)(de)統(tong)計量進行直徑(jing)統(tong)計，從而得到(dao)(dao)氣泡直徑(jing)分布直方圖(tu)和累計分布圖(tu)。圖(tu)6為不同(tong)孔(kong)徑(jing)膜片(pian)在氣流量3L/min下統(tong)計的(de)(de)氣泡直徑(jing)分布圖(tu)。  

不同氣流量下，通(tong)過同一(yi)孔徑(jing)的(de)膜(mo)片所(suo)產生的(de)臭氧(yang)氣泡索特直(zhi)徑(jing)相差不大。雖(sui)然理論上氣泡大小(xiao)受液體性質的(de)影響，但實驗結果表明(ming)(ming)，使用廢水(shui)和清(qing)水(shui)在同一(yi)條(tiao)件下的(de)氣泡大小(xiao)并無大差別，如圖7所(suo)示。膜(mo)片孔徑(jing)逐漸(jian)減(jian)小(xiao)時，臭氧(yang)氣泡的(de)索特直(zhi)徑(jing)明(ming)(ming)顯減(jian)小(xiao)。  

通過(guo)測量廢水在柱內(nei)(nei)高度(H0)、廢水與臭氧(yang)混(hun)合高度(H)計算(suan)反(fan)應柱內(nei)(nei)的含氣(qi)率(ε)，通過(guo)公式(1)計算(suan)氣(qi)液(ye)傳質比表面(mian)積。

按(1)式(shi)計算傳質(zhi)(zhi)比(bi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)，30μm孔(kong)(kong)徑膜(mo)(mo)(mo)片(pian)為(wei)115．32mm-1，20μm孔(kong)(kong)徑膜(mo)(mo)(mo)片(pian)為(wei)210．76mm-1，10μm孔(kong)(kong)徑膜(mo)(mo)(mo)片(pian)為(wei)289．64mm-1。可見孔(kong)(kong)徑不同(tong)可導(dao)致傳質(zhi)(zhi)比(bi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)產生極(ji)大(da)變化(hua)，膜(mo)(mo)(mo)片(pian)孔(kong)(kong)徑越(yue)小，在同(tong)等供(gong)氣(qi)流量下(xia)，氣(qi)泡直徑變小，氣(qi)泡數(shu)目增多(duo)，氣(qi)液界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)總面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)越(yue)大(da)(簡化(hua)傳質(zhi)(zhi)過程可視(shi)氣(qi)液界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)總面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)為(wei)傳質(zhi)(zhi)比(bi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji))。而(er)傳質(zhi)(zhi)速率(lv)與氣(qi)液界(jie)面(mian)(mian)(mian)(mian)成一定(ding)的正比(bi)函數(shu)關系，因而(er)傳質(zhi)(zhi)速率(lv)也增加，使得臭氧氧化(hua)廢水處(chu)理效果提高。  

氣(qi)(qi)泡大小(xiao)除了影(ying)響臭(chou)氧(yang)與廢水的(de)氣(qi)(qi)液接(jie)觸面(mian)積，另一方面(mian)也影(ying)響到(dao)臭(chou)氧(yang)在反應柱(zhu)內的(de)停留時間。通過臭(chou)氧(yang)產生的(de)流(liu)(liu)量(Q)，反應柱(zhu)的(de)截(jie)面(mian)積(s)，廢水在柱(zhu)內高度(H0)、不(bu)同氣(qi)(qi)流(liu)(liu)量下廢水與臭(chou)氧(yang)混合(he)高度(H)及表觀氣(qi)(qi)速(su)(uO)，使用(yong)公(gong)式(2)計(ji)算(suan)實際氣(qi)(qi)速(su)(uT)。  

停留時間則通過反(fan)應柱(zhu)內氣(qi)液混合(he)總高度(du)與實(shi)際(ji)氣(qi)速的(de)比值使用公式(3)進行計算。  

如表1所(suo)示，相(xiang)同氣(qi)流(liu)量(liang)的(de)(de)條件(jian)下(xia)，30μm孔徑的(de)(de)膜片(pian)相(xiang)比(bi)無膜片(pian)的(de)(de)氣(qi)速有(you)所(suo)降(jiang)低，臭(chou)(chou)氧(yang)停(ting)留(liu)時(shi)(shi)間(jian)也變長，臭(chou)(chou)氧(yang)利用(yong)率也均有(you)10%～15%的(de)(de)提(ti)高(gao)。由(you)表1可看(kan)出(chu)，氣(qi)速的(de)(de)不同也可導致不同的(de)(de)臭(chou)(chou)氧(yang)停(ting)留(liu)時(shi)(shi)間(jian)，低氣(qi)速條件(jian)下(xia)，臭(chou)(chou)氧(yang)停(ting)留(liu)時(shi)(shi)間(jian)有(you)所(suo)增大，其利用(yong)率相(xiang)比(bi)高(gao)氣(qi)速條件(jian)下(xia)平均可提(ti)高(gao)接(jie)近(jin)15%。  

加載(zai)微孔(kong)膜片導(dao)致(zhi)廢水處(chu)理效(xiao)(xiao)果(guo)變好，一方(fang)面(mian)微氣(qi)泡導(dao)致(zhi)傳(chuan)質(zhi)比(bi)表面(mian)積變大(da)，另一方(fang)面(mian)氣(qi)泡在水中(zhong)的停留時間變長(chang)，而較(jiao)大(da)的接觸面(mian)積和更長(chang)的停留時間可使得臭氧(yang)更有效(xiao)(xiao)地從氣(qi)相(xiang)傳(chuan)遞(di)到(dao)液相(xiang)。  

3結論  

(1)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)酸(suan)堿(jian)性(xing)變化(hua)可改變臭氧(yang)對廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)處理(li)效(xiao)果。在(zai)堿(jian)性(xing)條(tiao)件下容(rong)易(yi)產生氧(yang)化(hua)效(xiao)果更強的(de)羥基(ji)自(zi)由(you)基(ji)，提高了廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)處理(li)效(xiao)果。由(you)于(yu)調節(jie)成(cheng)堿(jian)性(xing)的(de)生化(hua)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)可能產生懸浮(fu)和(he)沉淀(dian)物質，易(yi)導致膜孔(kong)堵塞等問題，應將廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)調節(jie)成(cheng)弱堿(jian)性(xing)進行(xing)臭氧(yang)氧(yang)化(hua)處理(li)。  

(2)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)孔(kong)徑(jing)越(yue)小(xiao)，臭氧(yang)利用率(lv)越(yue)高(gao)，廢水的(de)處理(li)(li)(li)效(xiao)果也越(yue)好。加(jia)載(zai)(zai)30μm孔(kong)徑(jing)的(de)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)可(ke)比(bi)無(wu)(wu)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)的(de)處理(li)(li)(li)效(xiao)果COD去(qu)除(chu)率(lv)提高(gao)了(le)12%，TOC去(qu)除(chu)率(lv)提高(gao)了(le)4．3%;加(jia)載(zai)(zai)5μm孔(kong)徑(jing)的(de)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)臭氧(yang)處理(li)(li)(li)50min后，相比(bi)無(wu)(wu)膜(mo)(mo)片(pian)(pian)的(de)處理(li)(li)(li)效(xiao)果，COD去(qu)除(chu)率(lv)提高(gao)了(le)近30%，TOC去(qu)除(chu)率(lv)提高(gao)了(le)16%。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章