【摘 要】
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目的:随着社会经济的快速发展,工业废水的排放给环境带来了巨大污染,染料废水作为工业废水中的一种,难以达到其处理效果与成本的平衡。电絮凝技术作为电化学方法的一种,可以高效处理各种废水,但能耗较高、电极钝化、需要添加电解质增加电导率等问题,成为了电絮凝技术发展的阻碍。本文将电絮凝技术与气升式反应器结合,构建成为新型电化学-气升式反应器,为未来水处理反应器设计和运用提供参考借鉴。方法:本研究利用计算流体
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目的:随着社会经济的快速发展,工业废水的排放给环境带来了巨大污染,染料废水作为工业废水中的一种,难以达到其处理效果与成本的平衡。电絮凝技术作为电化学方法的一种,可以高效处理各种废水,但能耗较高、电极钝化、需要添加电解质增加电导率等问题,成为了电絮凝技术发展的阻碍。本文将电絮凝技术与气升式反应器结合,构建成为新型电化学-气升式反应器,为未来水处理反应器设计和运用提供参考借鉴。方法:本研究利用计算流体力学（CFD）方法,采用欧拉-欧拉气液两相流模型对反应器流场进行数值模拟。以液相速度及含气率为参数指标,研究结构参数（上升下降区域面积比、顶部间隙、底隙高度等）对内部气液流动状态的影响。然后基于数值模拟结果得出优化参数设计构建实验规模的电化学-气升式反应器应用于模拟染料废水。以活性黑5染料（RB5）作为目标污染物,开展单因素试验,探讨电极类型、电流密度、p H、曝气速率、电解质类型和浓度、初始RB5浓度等参数对处理效果的影响。最后在单因素试验的基础上,采用响应面法对筛选出的影响因素进行优化,获得处理RB5染料废水的最优操作参数。在最优的处理条件下,利用实际污水厂进水配制模拟染料废水,对刚果红、亚甲基蓝、中性橙这三种代表性染料进行处理。结果:本研究通过模拟获得的反应器最佳结构参数为:上升下降区域面积比1:2.3、顶部间隙4 cm、底隙间隙2 cm。确定了去除RB5染料废水的影响因素和参数范围,其中对RB5去除效果影响最显著的因素有:电流密度、电极间距、曝气速率。采用响应面法对筛选出的显著影响因素进行优化,通过响应面模型分析得到的最优操作参数为:电流密度2.0 m A·cm-1,电极间距2.0 cm,曝气速350m L·min-1。最终对浓度为100 mg·L-1浓度的三种代表性染料的去除率分别为87.64%、81.25%和72.37%,均在70%以上。结论:本研究开发的电化学-气升式反应器对染料废水具有良好的处理效果,具有实际运用的可行性。
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