發(fā)布時間：2020-07-20 13:06

【摘要】：能源和水資源危機越來越嚴重,利用清潔、豐富的太陽能解決能源與水資源問題是一種有效途徑。常見的單晶硅電池只能利用太陽光譜中的可見和近紅外光,一般情況下可用于水處理的紫外光和部分可見光在太陽光中的占比也很小�；诠夥l(fā)電和水處理所利用的光譜不同,提出了分布式太陽能水凈化-光伏耦合系統(tǒng),并建立了可以實現(xiàn)太陽能消毒或者太陽光芬頓同時進行光伏發(fā)電的戶外水處理裝置,從如下方面進行了實驗研究和數(shù)值分析。1、在模擬光條件下研究了太陽光對大腸桿菌的滅活;增強光照強度可以提高滅菌速率;當溫度升高到45℃以上時,溫度可以強化太陽光的滅菌過程;在戶外太陽光下,水流道會使小型耦合裝置中的電池效率降低15%。2、建立太陽能消毒-光伏耦合系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),對耦合系統(tǒng)的光伏和滅菌性能以及適用性進行的研究表明:一定的環(huán)境條件下,水溫可以超過45℃,有效強化大腸桿菌的滅活;耦合系統(tǒng)的電池可以在較低的溫度下工作,其產(chǎn)生的電能遠大于系統(tǒng)的消耗;耦合系統(tǒng)每年在拉薩和欽奈地區(qū)的適用天數(shù)分別為324和315天,而且在欽奈地區(qū)每年有60%以上的天數(shù),水溫可以超過45℃;耦合系統(tǒng)的成本回收周期為134天。3、使用雙軸跟蹤的V型聚光器和微量的雙氧水強化耦合系統(tǒng)的性能,研究結(jié)果表明:在協(xié)同強化作用下,耦合系統(tǒng)滅活高濃度大腸桿菌需要1.25小時,滅活沙門氏菌需要2.5小時,沙門氏菌更適合做太陽能消毒的指示菌;水流道對聚光耦合系統(tǒng)的冷卻作用更顯著;V型聚光器大幅提高了耦合系統(tǒng)中的電池的發(fā)電量,其最大功率為43W(參比電池為26.1W)。4、研究了不同條件下太陽光芬頓-光伏耦合系統(tǒng)對孔雀石綠的脫色以及系統(tǒng)對對氯苯酚和亞甲基藍的降解,結(jié)果表明:5mg/L Fe~(2+)條件下,孔雀石綠脫色的最優(yōu)pH和每次H_2O_2投量分別為3和200mg/L;100mg/L的孔雀石綠脫色率達到99.52%;一定條件下,對氯苯酚和亞甲基藍的降解或脫色率分別為80.8%和99.3%。5、在室內(nèi)研究了太陽光芬頓對三種類型的染料的脫色和礦化;在戶外研究了耦合系統(tǒng)對不同濃度染料的脫色。結(jié)果表明:太陽光不僅提高了染料的脫色速率也促進了其礦化;在20~50℃范圍內(nèi),升高溫度可以提高脫色速率;三種染料脫色的難度依次為:孔雀石綠、酸性紅26、活性藍4;耦合系統(tǒng)可以處理濃度為200mg/L以下的染料廢水,同時實現(xiàn)能量自供給。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TK519;TU991.2;X703
【圖文】：

不安全的水和人類排泄物傳播的疾病[11]。世界人口日益增長，對清潔水的需求量越來越大，工農(nóng)業(yè)的發(fā)展也需要越來越多的水，世界上原來水源充足的地區(qū)也出現(xiàn)了缺水的現(xiàn)象，有人預測對水源的爭奪將成為未來戰(zhàn)爭發(fā)生的重要原因。1.2 太陽能的主要利用形式1.2.1 太陽能資源與其他任何能源相比，太陽能都具有環(huán)境友好的優(yōu)勢。在使用過程中不需要消耗自然資源，不會排放二氧化碳以及其他溫室氣體，也不會產(chǎn)生固液污染。開發(fā)利用太陽能在可持續(xù)發(fā)展方面有以下優(yōu)勢[12]：不會排放二氧化碳、氮氧化物等溫室氣體，也不會排放二氧化硫等有毒氣體；實現(xiàn)荒地的復墾；減少電網(wǎng)輸送；提高水資源質(zhì)量；增強地區(qū)或者國家的能源獨立；實現(xiàn)能源供應的多樣化，保障能源安全；加速發(fā)展中國家農(nóng)村地區(qū)的電器化。

第 1 章 文獻綜述100%m oc scin inP FF V IP P (1-2)式中 Pin表示光伏電池得到的光照功率。光伏電池在使用過程中，溫度會升高。半導體溫度上升，其帶隙能量會下降，可用來產(chǎn)生電子空穴對的光子也會隨之增多，因此，升高溫度在一定程度上提高了短路電流，但是溫度對短路電流的影響比較小[18]。而對于開路電壓和填充因子而言，電池工作溫度的升高，會導致其有相對較大的下降[19, 20]。有文獻報道[21]，溫度升高 10℃，光伏電池的轉(zhuǎn)化效率下降 4%左右。

腸桿菌不會復活。Martin-Doming水溫，強化滅菌效果；Saitoh 等[5高滅菌速率。Mani 等[57]采用容積PET 瓶子下方放置鋁反射板和將 PE光照條件不佳的情況下，放置在 處理的水，增大了水對光的吸收，板涂黑的方式滅菌速率更優(yōu)，這是溫度與紫外協(xié)同滅菌。SODIS 滅菌效果的另外一個重要因影響光的透過率，從而抑制了 SO等顆粒會影響光對微生物的照射，的影響。因此，在使用 SODIS 處對濁度比較高的污水進行預處理。的濁度一般應該低于 30NTU。

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