2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、紫外消毒工藝,由于不投加化學(xué)藥劑、消毒時(shí)間短以及不產(chǎn)生有毒害副產(chǎn)物而日益受到關(guān)注,目前不僅新建污水處理廠(chǎng)大都采用紫外消毒工藝,一些已建有加氯消毒工藝的污水廠(chǎng)為了滿(mǎn)足出水生物毒性指標(biāo)也陸續(xù)改造為紫外消毒工藝。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外二級(jí)出水紫外消毒工藝存在的問(wèn)題,采用小試和中試試驗(yàn)重點(diǎn)考察了影響二級(jí)出水紫外消毒效率的因素以及二級(jí)出水紫外消毒后水質(zhì)變化,研究了強(qiáng)化紫外消毒工藝抗水質(zhì)沖擊負(fù)荷的措施,并對(duì)二級(jí)出水紫外工藝消毒效率模型及紫外裝置水力流態(tài)進(jìn)行

2、了分析。
  從消毒副產(chǎn)物生成、二級(jí)出水生物毒性變化、二級(jí)出水中糞大腸菌群(Faecal Coliform, F.C.)光照增殖現(xiàn)象等方面對(duì)紫外消毒工藝對(duì)二級(jí)出水水質(zhì)的影響進(jìn)行了考察,并與目前普遍采用的加氯消毒工藝進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:二級(jí)出水紫外消毒工藝不生成三鹵甲烷(Trihalomethanes, THMs)和鹵乙酸(Haloacetic acid, HAAs),加氯消毒工藝THMs、二氯乙酸生成量隨加氯劑量增大而增大,但均遠(yuǎn)

3、小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);而紫外消毒工藝會(huì)生成較低量的甲醛,當(dāng)紫外照射劑量在0~120mJ/cm2范圍內(nèi)時(shí)甲醛平均濃度為0.17mg/L。紫外消毒工藝幾乎不影響二級(jí)出水生物毒性,而加氯工藝會(huì)導(dǎo)致水樣生物毒性增強(qiáng)。在光照情況下,紫外消毒、加氯消毒后二級(jí)出水中均存在一定程度的F.C.數(shù)量增長(zhǎng)現(xiàn)象,本文在給水紫外消毒光復(fù)活公式的基礎(chǔ)上,針對(duì)二級(jí)出水消毒后仍殘余大量F.C.的特殊性,首次提出了二級(jí)出水紫外消毒的細(xì)菌復(fù)活率概念,并建立了二級(jí)出水紫外消毒的光增

4、值現(xiàn)象的預(yù)測(cè)模型。
  選取濱河污水廠(chǎng)A/O工藝二級(jí)出水作為試驗(yàn)用水,考察了顆粒數(shù)量、顆粒尺寸以及起始紫外強(qiáng)度對(duì)紫外消毒效率的影響,采用連續(xù)過(guò)濾法將水中不同粒徑顆粒分離后用無(wú)菌水稀釋?zhuān)贤馄叫泄鈨x照射結(jié)果表明:較大尺寸顆粒(D≥10μm)內(nèi)F.C.的消毒效率低于較小顆粒(D:5~10μm和D:2~5μm),三者消毒效率分別為1.30、2.84、4.10Log(Log=Log(N0/Nt),其中N0為滅菌前水樣中的F.C.數(shù)目,Nt

5、為滅菌后水樣中的F.C.數(shù)目),雖然消毒前D≥10μm顆粒吸附F.C.數(shù)目為1.7×104MPN/L,僅為二級(jí)出水內(nèi)總F.C.數(shù)目的0.5%,但消毒后D≥10μm顆粒吸附F.C.數(shù)目約占消毒后殘余F.C.總數(shù)的65.4%。試驗(yàn)也考察了顆粒對(duì)加氯消毒工藝效率的影響,加氯后顆粒數(shù)量減少,體積較大顆粒比體積較小顆粒數(shù)目下降更為明顯。
  考察了對(duì)二級(jí)出水中pH值、色度、氨氮、有機(jī)物、水溫、鐵錳等水質(zhì)參數(shù)對(duì)紫外消毒工藝效率的影響,結(jié)果表明

6、,與加氯消毒工藝相比,紫外消毒工藝可以有效抵御pH值、氨氮、有機(jī)物、水溫等沖擊負(fù)荷;而水樣色度對(duì)紫外消毒工藝效率產(chǎn)生了較為明顯影響。二級(jí)出水中Fe2+、Mn2+含量對(duì)兩組消毒工藝效率影響的考察結(jié)果表明,通常的二級(jí)出水消毒工藝中,不必?fù)?dān)心Fe2+、Mn2+含量對(duì)吸光度和滅菌效率的影響。
  從生物處理工藝的選擇、增設(shè)預(yù)過(guò)濾工藝以及采用預(yù)加氯工藝三個(gè)方面探討了強(qiáng)化二級(jí)出水紫外消毒工藝抗顆粒沖擊負(fù)荷能力的措施,三種強(qiáng)化方法均取得了較好的

7、抗顆粒沖擊負(fù)荷能力,但選擇穩(wěn)定、可靠的生物處理工藝是保證紫外消毒效率的基礎(chǔ)。
  針對(duì)現(xiàn)有紫外消毒模型WERF存在的問(wèn)題進(jìn)行了修正,并在試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,建立了關(guān)于懸浮顆粒濃度(Suspended Solid, SS)的殘余F.C.數(shù)目和紫外劑量的模型1;對(duì)Scheible模型進(jìn)行修正,將二級(jí)出水中顆粒態(tài)和附著態(tài)F.C.分離,分別考察其消毒效果,建立了模型2。將模型1、2分別用于預(yù)測(cè)紫外消毒效果,結(jié)果表明,兩組模型均可較好地預(yù)測(cè)二級(jí)

8、出水紫外消毒工藝的拖尾現(xiàn)象,但模型2在紫外劑量較小時(shí),預(yù)測(cè)效果優(yōu)于模型1。將模型2的預(yù)測(cè)方法應(yīng)用于加氯消毒工藝,同樣較好地模擬了消毒效果。
  建立了單根紫外燈管周?chē)我稽c(diǎn)紫外照射強(qiáng)度I的計(jì)算公式及計(jì)算程序,結(jié)果表明紫外燈管周?chē)我稽c(diǎn)I是該點(diǎn)與燈管軸線(xiàn)垂直距離R、該點(diǎn)在x軸方向的坐標(biāo)h、污水的吸光系數(shù)ξw的函數(shù)。h對(duì)紫外強(qiáng)度影響較?。ǔ齢<5和h>195cm外),而R對(duì)I影響很大,R由1cm增大至6cm時(shí),h為5~195cm之間h

9、的I平均值即下降了94.88%。對(duì)距離燈管中心距離R的圓柱面的強(qiáng)度值IR與R的曲線(xiàn)擬和結(jié)果表明,IR與R較好地符合IR=65.182× R-1.8415的冪值分布。在假定紫外燈管間距為12cm的基礎(chǔ)上,采用4組紫外燈管,模擬了紫外渠道內(nèi)垂直于燈管截面上I,結(jié)果表明,垂直于紫外燈管截面上I分布極不均勻,渠道內(nèi)最高I為52.19mw/cm2(石英套管表面處),渠道內(nèi)最低I<1mw/cm2;I>10mw/cm2分布在距離燈管表面1.767cm

10、之內(nèi),僅占渠道總截面積的16.15%,渠道內(nèi)約有25%區(qū)域I為2~3mw/cm2之間,約14%區(qū)域I<2mw/cm2。根據(jù)紫外照射強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)了紫外中試裝置。
  利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(Computational Fluid Dynamics, CFD)技術(shù)對(duì)紫外裝置內(nèi)水力流態(tài)進(jìn)行了預(yù)測(cè),計(jì)算得到渠道內(nèi)的平均流速為0.521m/s,最大流速為0.788m/s,最小流速為0.287m/s;裝置內(nèi)水流基本為層流狀態(tài),靠近渠道下部和兩

11、側(cè)的水流出現(xiàn)了明顯短流現(xiàn)象,流速較大,消毒效率難以保證。為此,采用在紫外渠道中心區(qū)設(shè)置不銹鋼填充柱,在渠道下部和兩側(cè)每間隔50cm設(shè)置不銹鋼擋板的方法改進(jìn)渠道結(jié)構(gòu),計(jì)算得到渠道內(nèi)的平均流速為0.398m/s,最大流速為0.884m/s,最小流速為0.004m/s。改進(jìn)后,渠道內(nèi)水流紊流強(qiáng)度增強(qiáng),尤其是中心區(qū)和渠道兩側(cè),且多數(shù)區(qū)域出現(xiàn)了流線(xiàn)交叉現(xiàn)象。采用CFD軟件對(duì)渠道出口處殘余F.C.數(shù)目進(jìn)行了預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)得到的平均值為425MPN/L,

12、而實(shí)際檢測(cè)值為750MPN/L,較為接近。
  二級(jí)出水紫外與加氯消毒工藝經(jīng)濟(jì)分析表明,在同等處理規(guī)模(5×104m3/d)情況下,紫外消毒工藝運(yùn)行成本為0.013元/m3,而加氯消毒工藝運(yùn)行成本為0.020元/m3,紫外消毒工藝低于加氯工藝。此外,紫外消毒工藝施工工程量小、占地面積小、操作管理要求低、對(duì)環(huán)境及水質(zhì)毒性指標(biāo)的影響小,因此比加氯工藝更有優(yōu)勢(shì)。二級(jí)出水紫外裝置消毒效率預(yù)測(cè)模型、流態(tài)分析方法的完善必將推動(dòng)二級(jí)出水紫外消毒

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