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作品摘要:

保障饮用水安全是基本的民生问题，近年来屡屡发生的自来水异味事件引起了公众对饮用水有机微污染和异味问题的高度关注。本作品研制了一种脱除饮用水中微量有机污染物的装置——微孔曝气强化电氧化装置，可有效去除饮用水中的多种有机污染物和微生物，1吨水的处理成本为1-4.5元，适用于有机微污染饮用水源水的应急处理和饮用水的深度处理。以邻叔丁基苯酚为污染物，在1600mL溶液中添加160mg硫酸钠和2mL30%双氧水，当电流密度5mA/cm2时，1mg/L和2mg/L的邻叔丁基苯酚处理15min后去除率分别达到98.0%、75.1%；处理30min后有机物被完全矿化、嗅味也被去除。对受邻叔丁基苯酚和四氯乙烷混合污染的实际水源水处理30min，所含有的有机物被全部去除，微生物被基本去除。该装置对因藻类大量生长而引起异味物质（主要是2-甲基异莰醇）污染的饮用水源水也有良好的处理效果，并得到浙江省重大水利建设工程项目——"千岛湖引水工程"技术主管部门的重视，已签订了关于脱除异味物质的工程应用意向书。经第三方检测，装置的性能优良。

 

作品设计思路:

自来水厂现有的处理工艺无法去除这些非常规的微量有机污染物；有些较为先进的自来水厂，虽然会结合深度处理工艺（如臭氧-生物活性炭），提升出水水质，但这些深度处理工艺也仅能应对少数常见的有机污染物。查阅了相关资料，并结合已掌握的化学知识，发现利用电解来处理这些微量有机物应能有效。同时，电解产生的氧化作用也具有消毒作用，能够杀灭微生物病菌，起到消毒的作用。设计电氧化处理装置，包括将交流电转化为直流电的电源、电极（包括阳极和阴极）、有机玻璃反应槽等。实验中发现微量有机污染物并不能在短时间内被去除，其原因可能是由于电极表面的溶液扰动程度不够。联想到日常生活中养鱼时采用微曝气的做法，于是在电氧化装置的底部加入微孔曝气，通过与气泵相连进行曝气，从而增强溶液的扰动。结果表明，在相同时间内，微孔曝气强化电氧化的去除效果比普通电氧化的去除效果提高约1倍。进一步考察该微孔曝气强化电氧化装置对微量邻叔丁基苯酚的去除效果及邻叔丁基苯酚转化的中间产物、对受邻叔丁基苯酚和四氯乙烷混合污染的实际水源水处理效果及处理后溶液的毒性、对藻类分泌的异味物质的去除效果等。