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新农村生活污水处理一体化设备

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实验在BL-GHX-V型光化学反应仪(西安比朗生物科技有限公司)中进行，光源为300 W高压汞灯.为保证每次实验的紫外光稳定，紫外灯需要提前预热至少20 min，同时开启循环冷凝水，保持光化学反应装置内维持室温(20 ℃).配制浓度为1 mmol·L-1的RhB作为实验储备液.实验按批式进行反应，在实验前取一定量的RhB储备液加入到50 mL的石英反应管中，用超纯水配制成一定浓度的模拟染料废水.根据实验设定，向模拟废水中加入不同的影响因子，并将反应溶液定容至50 mL，在磁力搅拌器上搅拌均匀后，放入光化学反应仪装置中并迅速加入氧化剂(PMS)进行反应，同时开始计时，在固定的时间点上准时取样并迅速加入一定量的硫代硫酸钠进行淬灭.将淬灭后的溶液转入比色皿中，对其进行吸光度的检测.本研究中所采用的实验数据均取2次(或3次)平行实验后的平均结果.

2.3 分析方法　　脱色降解后的RhB，采用UV-1801紫外可见分光光度计(北京瑞利分析仪器公司)于其zui大吸收波长554 nm处测定吸光度，通过标准曲线计算其浓度值.　　RhB降解生成的离子及小分子有机酸的种类和浓度采用Dionex IC-1500离子色谱仪(IC)测定.阴离子测定使用Dionex公司生产的IonPac AS19阴离子色谱柱(4 mm×250 mm)及IonPac AG19阴离子保护柱(4 mm×50 mm)，洗脱液为18 mmol·L-1的KOH溶液，流速1.0 mL·min-1.采用梯度淋洗法测定小分子有机酸，色谱柱及保护柱同上.具体方法为：先用1 mmol·L-1的KOH溶液淋洗5 min，再在28 min内将KOH溶液浓度从1 mmol·L-1逐渐增至35 mmol·L-1，zui后用1 mmol·L-1的KOH溶液淋洗5 min.阳离子测定使用Dionex公司生产的IonPac CS12A阳离子色谱柱(4 mm×250 mm)及IonPac CG12A阳离子保护柱(4 mm×50 mm)，洗脱液为20 mmol·L-1的甲基磺酸(MAS)溶液，流速1.0 mL·min-1.　　反应后溶液中剩余的总有机碳浓度(TOC)采用680 ℃催化燃烧氧化-非色散红外吸收法，在SHIMADZU(岛津)公司所生产的TOC-LCPH分析仪上测定.实验采用METTLER TOLEDO公司FE20型号pH计测量溶液的pH　　3 结果与讨论(Results and discussion)3.1 不同反应体系的对比　　实验比较了单独UV、单独PMS、UV/PMS 3种不同体系下RhB的降解效果，实验中RhB的初始浓度为10 μmol·L-1，PMS初始浓度为50 μmol·L-1，溶液pH为7.19，结果如图 2a所示.实验结果表明，只添加PMS时，RhB溶液几乎不降解，这是因为室温下PMS自身稳定性较高，在未被外部因子活化的情况几乎不产生活性自由基，对污染物的降解效果不显著.在单独UV照射下，反应15 min后RhB的去除率为77.6%.相对于单独UV，体系中添加PMS后，RhB的降解速率和去除率都有所提高，在3 min左右时降解率即达到50%，反应15 min后，RhB的去除率约为90%，这是由于PMS在UV照射下可分解产生大量的强氧化性自由基SO4·-和·OH，从而加速了RhB的降解.采用准一级动力学对其进行拟合，得出不同反应体系下ln(c/c0)与反应时间的关系(图 2b)，可知RhB的降解遵循准一级动力学模型，且R2≥0.99.RhB在单独PMS、单独UV、UV/PMS体系中的准一级动力学速率常数(kobs)分别为0.001、0.092、0.135 min-1，UV/PMS体系表现出zui佳的RhB去除效果.近年来，通过活化过硫酸盐而产生硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化技术，在降解水中有机污染物方面受到广泛关注(Zou et al., 2013).过硫酸盐包括过一硫酸盐(HSO5-)和过二硫酸盐(S2O82-)，在一般状态下，其对有机物的降解效果并不明显，但在特定的条件(热、超声、紫外光、盐类、过渡金属离子、酸碱及活性炭)(Gu et al., 2017; Wang et al., 2014)下活化后，即会产生大量的具有强氧化性的SO4·-.相比于传统高级氧化工艺所生产的羟基自由基(·OH)，SO4·-具有更高的标准还原电位(E0=2.5~3.1 V)和对目标污染物更强的选择性，其反应条件更加温和、矿化能力更强(韩强等, 2012).Oxone是由3种硫酸钾盐(2KHSO5·KHSO4·K2SO4)复合而成，其主要活性物质为过硫酸氢钾(PMS，KHSO5)，属于过氧化氢的衍生物，是一种较强的氧化剂.当对反应体系外加紫外激活后，Oxone可以产生强氧化性的SO4·-和·OH降解水体中存在的有机污染物(邓靖等, 2015).　　由于PMS自身的不对称结构特征，使其极易被紫外光(248~351 nm)活化而产生SO4·-(陈晓旸等, 2010; 时鹏辉, 2013).而SO4·-能够有效地将污染物转化为低毒、易被生物降解的小分子物质(Yuan et al., 2011)，故应用UV/PMS体系处理染料废水有着实际意义.因此，本文以RhB为目标污染物，研究UV/PMS体系下RhB的降解效果，系统考察RhB初始浓度、PMS投加量、pH值、天然有机物(Natural Organic Matter, NOM)和水体中常见阴离子等不同反应条件对污染物去除效果的影响，并探讨RhB在UV/PMS体系中的降解机理，以期为有机染料废水的治理提供理论依据.

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