挥发性氯代烃类有机物已经成为威胁我国地下水安全的一大污染源。曝气吹脱作为一种低成本、易操作、绿色高效的氯代烃处理技术,在美国等国家地下水水源处理中已有成功应用的案例;在国内,当前曝气吹脱技术研究还处于实验室研究和小试阶段,对于曝气吹脱的应用形式及适用性还需做进一步的评估,急需研发适于给水厂应用的曝气吹脱系统,开展不同曝气吹脱系统的中试研究,为该技术在我国给水厂的推广应用提供技术支撑。针对地下水中超标率比较高的三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯等物质,采用四种不同形式的曝气吹脱工艺,研究了气水比、进水流量、初始浓度、填充比等因素对各氯代烃去除效果的影响。在对喷淋曝气塔去除四种氯代烃的研究中,采用响应曲面法设计了中心组合试验,并得到了预测三氯甲烷去除率、四氯化碳去除率、三氯乙烯去除率、四氯乙烯去除率的数学模型,各因素按照对四种氯代烃去除效果影响的显著程度排序为:进水流量>气水比>初始浓度。喷淋曝气塔对于四种氯代烃的去除效果较好,在试验条件下,对于三氯甲烷,去除率范围在77%~89%之间;对于四氯化碳,可去除96%以上;对于三氯乙烯,去除率范围在79%~97%之间;对于四氯乙烯,去除率范围在87%~99%之间。空塔曝气对于易挥发的四氯化碳、四氯乙烯,在试验条件下易处理至《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)限值以内,而对于难挥发的三氯乙烯、三氯甲烷,则需要采取其他措施如加大气水比、增加停留时间等方式使其达标。自主发明了一种组合式风叶结构吹脱填料,通过CFD模拟软件对固定填料曝气装置内部加入填料单元前后的气液流动状态进行了流体力学模拟分析。模拟结果显示,加入填料之后单元空间内部流线分布更为混乱、集中,填料单元内部总气泡面积与总气泡体积的比值S_Q/V_Q比无填料时提高了68%,填料的加入大大提高了气液传质效果。在对悬浮填料曝气装置和固定填料曝气装置去除四种氯代烃的研究中发现,进水流量为5m3/h时,装置内气液传质过程均在15min左右达到平衡。在15min之前,氯代烃在装置内的去除过程均符合一级动力学方程。气水比越大,进水流量越小,装置对氯代烃的去除效果越好,而初始浓度对氯代烃去除效果影响很小。相同条件下,固定填料曝气装置比悬浮填料曝气装置对氯代烃的去除效果要好。在填充比为60%、进水流量为5m~3/h、气水比为5、初始浓度为5倍国标的条件下,悬浮填料曝气装置对三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯的平均去除率分别为50%、90%、69%、83%;而在相同条件下,固定填料曝气装置对四种氯代烃的去除率分别为62%、95%、72%、93%。对于不易挥发的三氯甲烷、三氯乙烯可通过加大气水比、增大填充比等措施提高其去除率。在对曝气吹脱工艺运行技术经济性分析中发现,气水比越大曝气吹脱工艺的吨水成本越高,在工程应用中,气水比不宜超过15。在实际生产中,应根据污染物的类型以及新建水厂、改建水厂等综合考虑气水比、进水流量、填充比等因素进而选择经济适用的曝气吹脱工艺或组合工艺。