哈尔滨工业大学硕士研究生开题报告word模板(DOC)

哈尔滨工业大学硕士学位论文开题报告题目：二氧化氯无机消毒副产物的净水工艺过程控制院（系）土木与环境工程学院学科环境科学与工程导师教授研究生学号开题报告日期年10月09号研究生院制二〇一年九月目录1课题来源及研究的目的和意义......................................................11.1课题的来源...............................................................................................................11.2课题研究的背景和意义.........................................................................................12国内外在该方向的研究现状及分析..............................................22.1国外研究现状...........................................................................................................22.2国内研究现状..........................................................................................................22.3国内外文献综述的简析.........................................................................................33主要研究内容................................................................................43.1检测方法探究..........................................................................................................43.2控制工艺优化..........................................................................................................44研究方案及进度安排，预期达到的目标和取得的研究成果........54.1研究方案...................................................................................................................54.2预期达到的目标和取得的研究成果..................................................................64.3进度安排...................................................................................................................64.4课题创新点..............................................................................................................65为完成课题已具备和所需的条件和经费......................................66预计研究过程中可能遇到的困难和问题以及解决的措施............76.1研究过程中可能遇到的困难和技术问题........................................................76.2解决的措施..............................................................................................................77主要参考文献....................................................错误!未定义书签。哈尔滨工业大学硕士研究生开题报告11课题来源及研究的目的和意义1.1课题的来源二氧化氯作为最有潜力的替代液氯消毒的消毒剂之一，无机消毒副产物超标的问题亟待解决。在饮用水消毒有效消除微生物污染的同时，减少可能带来的公众健康威胁。深圳水务集团技术委员会特申请立项课题，通过优化消毒工艺，有效控制无机消毒副产物超标风险。1.2课题研究的背景和意义饮用水消毒旨在有效减少或彻底消除病原微生物，以防止水源性传染病的暴发。消毒手段有物理方法，如紫外线消毒等，但应用历史最长、范围最广的为化学处理法中的加氯消毒。饮用水液氯消毒在控制水源性传染病的发生和流行中起到了巨大作用。最早在1896年，加氯消毒第一次被用于位于美国Kentucky州Louisville湖的一座水厂，并于1908年作为独立的子工艺被正式合并在水处理工艺中[1]。之后，液氯消毒被广泛采用，直到第二次世界大战时期，成为世界范围内公认的用于控制水介质传染病的基本标准方法。随着微量有机物检测方法的改进，人们发现氯与水中有机物反应产生三卤甲烷、卤乙酸等有机卤代物，其中三卤甲烷已被确认为致癌物质，其他有机卤代物也被证实对人体有不同程度的致癌、致畸、致突变等危害作用，这引起了人们对液氯消毒安全性的极大忧虑。利用替代消毒剂（消毒方法）减少有机卤代物的研究日益广泛起来，臭氧、紫外线等都具有比较好的消毒效果，但又由于其自身的局限性限制了它们的广泛应用。多种替代消毒剂中，消毒效率：臭氧二氧化氯液氯氯胺，消毒效果的持续性：氯胺液氯二氧化氯臭氧[2]。综合来看，二氧化氯的消毒能力值得关注。经研究，二氧化氯具有高效广谱的杀菌消毒效果[3]，对病毒、隐孢子虫、贾第虫和斑贻贝等生物的杀灭更有效。即使低浓度时在水中扩散速度与渗透能力也比氯快，因此用量少、作用快、杀菌率高。同时杀菌特性几乎不受pH影响，且杀菌效果明显好于Cl2；能有效控制藻类、腐败植物和酚类化合物产生的嗅味问题；对于铁、锰、硫化物、氰化物和亚硝酸盐及多种有机污染物能够通过氧化反应去除；不与氨、溴化物等反应形成有毒有害副产物，在水中的剩余量将延长或保证管网水中的消毒作用[4]。相较于液氯消毒，二氧化氯消毒被证实有多种优势，但在推广使用过程中仍存在很多问题。其中最主要的问题之一是消毒副产物超标问题。虽然二氧化氯与天然有机化合物（NOM）反应生成的卤代物比液氯少，但无机副产物——亚氯酸盐、氯酸盐问题不容忽视。在深圳市多家使用二氧化氯消毒的供水厂中，亚氯酸盐超标的问题仍然存在。解决无机消毒副产物超标问题，有以下几点意义：（1）保证二氧化氯在饮用水消毒中，不会引起副产物的潜在公众健康威胁；（2）对现行已采用二氧化氯的水厂进行工艺改进，保障出厂水中消毒副产物达标；哈尔滨工业大学硕士研究生开题报告2（3）为二氧化氯进一步推广，以替代液氯消毒提供技术可行性支持。2国内外在该方向的研究现状及分析2.1国外研究现状在发达国家,ClO2在饮用水净化方面的应用已很普及。近年来,北美已有1000家左右的自来水厂使用ClO2,在欧洲的使用则更为流行。2.1.1无机消毒副产物的检测方法亚氯酸盐和氯酸盐在检测中会相互干扰。生活饮用水检测标准中推荐连续碘量法和离子色谱法作为检测二氧化氯及其无机消毒副产物的方法[5]。离子色谱对两者的测定比较准确[6]，但氯酸盐相对更难测一些。对于氯酸盐的检测，S.G.Hosseini[7]1等人证实，与离子色谱法相比，分光光度法是较为理想的检测方法。该分光光度法的原理为：在盐酸溶液中，氯酸盐可以与对二氨基联苯反应生成一种有色的卤醌，同时可有效规避亚氯酸盐的干扰。整体来讲，该分光光度法快速、准确、操作方便，可以准确测量二氧化氯消毒过程中产生的痕量氯酸盐。2.1.2无机消毒副产物控制方法由于二氧化氯氧化性很强，且发生氧化反应后被还原成副产物亚氯酸盐。在控制无机消毒副产物形成时，主要有两种方法：减少二氧化氯的投加量，或在副产物形成并进入水体后再去除。(1)与其他消毒剂联用，减少二氧化氯投加量。二氧化氯可以与多种其他消毒剂如液氯、氯胺、臭氧等联合使用。研究较多的方向是将二氧化氯用作预氧化剂，液氯为主消毒剂的联合消毒工艺上[8]-[10]2。研究表明，两者的联用可以大幅度减少有机消毒副产物如三卤甲烷、卤乙酸、卤乙氰、三氯乙醛等的生成量，亚氯酸盐和氯酸盐有一定的减少，对微生物如贾第虫、隐孢子虫等的杀灭作用与液氯单独使用相比更好。（2）副产物形成后去除。由于无机消毒副产物都有一定的氧化性，所以投加活性炭吸附或投加亚铁等还原剂可以去除已经生成并进入水体的无机消毒副产物。氯酸盐超标风险比亚氯酸盐小，活性炭吸附法对两者都有一定的去除效果，但投加该法将亚氯酸盐还原为无害的氯离子，而亚铁离子本身被氧化成三价铁，在去除亚氯酸盐的过程中没有次生副产物氯酸盐的形成。2.2国内研究现状我国从20世纪90年代开始使用二氧化氯作为饮用水消毒工艺。由于其具有对微生物的灭火范围广、水质适应能力强、有害副作用小、有机副产物少等主要特性，虽然使用成本与液氯相比较高，运输和储存较不方便，它在中小型净水厂中有着不可替代的实用性。国内对二氧化氯消毒方面的研究，与国外相比仍有差距。哈尔滨工业大学硕士研究生开题报告32.2.1无机消毒副产物的检测方法对于检测方法的研究，国内仍集中在离子色谱法方面，其他方法几乎没有涉及。但离子色谱法本身操作复杂，检测周期长，不能满足消毒副产物在生产过程中需要实时监测的需求。因此找到操作简便、准确度高的检测方法，实现厂级实验室的常规检测很有必要。2.2.2无机消毒副产物的控制方法李云芳等人所做的一系列研究中显示[11]-[13]，二氧化氯与次氯酸钠的联用可以保持良好的微生物灭活效果，同时亚氯酸盐得到了很好的控制，同时对使用成本进行了评估，与单独使用二氧化氯相比成本提高约30%。但过程中主要采用稳定性二氧化氯，未对复合二氧化氯进行探究。目前复合二氧化氯发生器使用广泛，氯酸盐的实际风险比该研究中的大，因此贴近实际生产需求的控制工艺优化有待进一步研究。对于亚铁还原法去除亚氯酸盐的研究，国内外都较少。且主要研究直接往水样中添加亚氯酸盐，而没有研究在二氧化氯转化为亚氯酸盐的过程中对亚氯酸盐的去除，或者仅是研究二氧化氯预氧化杀藻过程中亚铁盐对亚氯酸盐的去除[11]，对于直接消毒中的去除效果并不明确。2.3国内外文献综述的简析关于饮用水二氧化氯消毒，其消毒机理和特性研究已经非常成熟。通过理论指导的实际生产工艺研究尚有进步空间。以国外研究为研究基础，结合国内的使用现状，亟待解决的问题有两部分：1.找到比离子色谱法操作更简便、准确度和精密度良好的检测方法；2.控制工艺需进一步优化，在目前国内发生器质量良莠不齐的情况下，找到操作性更强的工艺优化方面的技术支持。ClO2、ClO2-和ClO3-都包括在美国联邦法规饮用水优先消毒剂及其消毒副产物目录中，法规已推荐在出厂中ClO2、ClO2-和ClO3-总剩余浓度不得大于1.0mg/L，美国环保总局推荐的检测方法有离子色谱法、分光光度法（丽丝胺B+过氧化氢酶）等。我国《城市供水水质标准》中明确规定亚氯酸盐含量不得大于0.7mg/L，《生活饮用水标准检验方法》（GB/T5750．10－2006）中推荐的亚氯酸盐测方法为离子色谱法和五步碘量法。S.G.Hosseini等人利用分光光度法测氯酸盐