A B
ST R
A C
T
T
h
ed
e v el
op m
e nt
of
ad
y
n am
i
c,
m
ec
h
a ni
st
i
cm
od
el
of
t
h
e o z o n e/p
e r o xi
d
ed
e st
r u cti
o n of
am
i
c r op
oU
ut
a nt
i
sd i
s c u s s ed
.A
m
at
h
em
at
i
c al
m
od
el
c o n si
st
i
ng
of
a s et
of p
a rt
i
al
di f f
e r e nti
al
a nd
al g
eb
r ai
c
eq
u at
io n s
t
od
e s cri b
et
h
e ch
a ng
ei
n c o n c e ntr a
t
io n
in
ab
ub b le
c o n
ta c
to r
f
o r e a ch
sp
e ci
e
si
sp
r e s e nt
ed
, a nd
n um
e ric a
l
m
et
h
od
st
o s olv e
thi
s sy
st e
m
of
e
q
u at
i
o n s a r ed
i
s c u s s ed
b
ri
ef l
y
.S
e n si
t
iv
i
t
y
of t h
em
od
el
t
oi
np
ut
p
a r am
et
e r si
sin v e s
ti
g
ate
d
;
p
a rti
c ula r
l
y
,t
h
e r e a ct
i
o
n r at
e c o n st
a nt
b
etw
e e nth
em
i
c ro
p
oU
uta n
t
a nd
t
h
eh y d
r o xy l
r ad i
c al
,m
a s str a n s
f
e r c o ef f
i ci
e nt
,l
i
q
ui d d i
sp
e r sio n c o e
f fi
ci
e nt
,g
a sd
i
sp
e r si
o nc o e
f f
i ci
e nt
,i
nfl
u e nt
p H
,to
t
al
c a rb
o n at
e sp
e cie s c o n c e n
t
r ati
o n, a nd
r e a ct
o r c o nf i
g
u r at
i
o n .T
r a ns
i
e nt
r e su
l
t
s sh
ow
t
h
e sy
st
em
ap p
r o a ch
e s st
e ad y
sta
te
w i
th i
nt
h
r e eb
ed
-v o
l
um
e s u nd
er
th
e sp
e ci f
i ed
c o nd
i
ti
o n s.M
ode
l
p
r ed i
ct
i
o n si
nd
i
c ate
t
h
at
i
nt
h
ep
r e s e n c e of
c a rb
o n at
es
p
e ci
e s,t
h
e r at
e c o n st
a nt
b
et
w
e e nt
h
em i
c r op
oUu
t
a nt
a nd
t
h
eh
y
d
r o xy
l
r ad i
c al i
s of
p
a
rt
i
c ul
a ri m p
o rt
a n c ef
o rm i
c r op
oUu
t
a nt
r em
o v al
.Sp
e cie s
h
a vi
ng
r at
e c o n sta n
t
sg
r e at
e rth
a n1 0
^M
' ^ s"'
c o
m p
et
ew
el l
w i
th
th
e c a rb
o n at
e/
h y d
r o xy
l
r ad
i
c al
r e a ct
i
o n s.R
e s ul
t
sd
e
m
o n st
r ate
t
h
e ef f
i
ci
e n cy
of
m
i
c r op
oU
uta n
t
r em
o v al i
nlo
w
d
i
sp
e r si
o n r e a cto r s
.G
a sp h
a s ed
i
sp
e r si
o n a nd
r e a ct
o r c o nf
ig
u r at
i
o n a r e sh
ow
nto
h
a v e r el
at
i
v el
y l i
t t
le
ef f
e ct
o np
r ed
i
cte
d
m
i
c r op
oUu
t
a nt
r em
o v al
.M
od
el p
r ed i
ct
i
o n s c om p
a r ew
el l
t
od
at
af
r om
a nA C K
N
O
W
L E
D G
M
E
N
T S
M
a ny
t
h
a nk
sto
m
y
ad
vis o r
,D
r .G l
a z e,f
o rth
e op p
o rt
u ni
t
y
to
p
u r s u et
h i
s r e s e a r ch
a nd f
o rh
i
sg
ui d
a n c e.T h
a nk
s al
s ot
oD
r .M
i l l
e rfo r
h
el p i
ng
m
ed
e v el
op
m
y k
n ow l
ed g
e of
n
u
m
e ri
c al m
et
h
od
s a nd f
o rhi
si
n v olv e
m
e nt
i
nt
h i
sw
o rk
.T h
a nk
sto
D
r.A i
tk
e nf
o rj
oin
i
ng
t
h
e oth
e r s o nm y
c om m
i
t t
e e.T h
a nk
sto
D
r.J
o s ep h
P
ed
i
t,
w h
ok
n ow
st
h
et
r ut
h i
s o ut
th
e r e,w
r ot
et
h
e c od
eto
fi
nd
i
t
, a nd
p
r o vi d
ed
t
h
eL
y l
eL
o v et t
b
a ck g
r o u nd
m
u si
c.T h
a nk
st o
E d H i l l
a nd P h i l
W
e eb
e rf
o
r sh
a ri
ng
t
h
ei
rk
n ow
le
d g
eo
f U N I X
a nd l
o v e of
s oc
k
p
u
p p
et
s.T h
a nk
st
om y
r e s e a r ch
g
r o up f
o r st
i m
ul
at
i
ng
,th
o ug
h
t
-p
r o v ok in
g
c o n v e r s at
i
o n s,a
n
d
f
o r ot
h
e r c o n v e r s ati
o n sw h i
ch w
e r eb l
e s s ed l y
n ei
t
h
e r.T h
a nk
sto
m
y
of fi
c e-m
at
e sH
ow
a rd
W
ei
nb
e rg
,Su e
H
om
ew
o od
a nd
R
ob H
ai
t
h
(
t
h
ek i
ng
of
t
h
e sm
ok
eb
r e ak
)
f
o r n ot
thr o
w i
ng
m
e o ut
w
h
e n e v e rI
vi
si
te
d
t
h
ed
e ep
e nd
.S
p
e ci
al
th
a nk
st
oS
u e a nd
M
at t
f
o rh
o u sin
g
d
uri
ng
t
h
e e nd
.M
y
sin c e r e a
p p
r e ci
ati
o nt
ot
h
e
m
a n uf
a ct
u r e r s of
c af f
ein
a t
ed
b
e
v e r ag
e s,p
a rt
ic u
l
a rl y
M
ai
nS
tr e e
t
E
sp
r e s s ow
h
o s e12
o z c ap p
u c cin o
h
a s s u st
ai
n ed
m
efo r
t
h
el
a st
f
ew w
e ek
s.T h
a nk
st
oM
om
a nd D
ad f
o rt
h
e
e r e ct
o r s et
w
h
e nI
w
a s v e ry
y
o
u ng
,to
al l
of
m
y f
am
i l y
a nd f ri
e nd
sf
o r
th
eir s u
p
p
o rt
, a nd
t
om
y
h
u sb
a nd
J
o n,w
h
ol
o v e sm
ew i
th
o rw
it
h
o ut t
h
i
sd
eg
r e e.T
A
B L E O F
C O N
T
E N
T S
1.
IN
T R O D
U
C T I O N
1
1
.1 A d
v a n c ed O
xi d
at
i
o nP
r o c e s s e s1
1.
2 T
e chn o
lo
gy A
s s e s sm
e nt
Pr o
j
e ct
G
o al
s2
1.
3
M
ode
l i
ng
C
o n c e r n sF
o rO
3/ H
2O
23
1
.4 R
e s e a r ch
O
b
j
e ct
iv e s
5
2
.B A C
K
G
R
O U N
D
6
2
.1 C h
em i
str
y
of A O P
s6
2
.1
.1
C h
em i
st
ry
of
O
3/ H2O
28
2
.2
E
xi
st
in
g
M
ode
ls
10
2
.2
.1
O
3 a nd
M
i
c r op
oUu
t
a nt
M
ode
l
s10
2
.2
.2 O
3/ H2O
2 a nd
M
ic r o
p
o
Uu
t
a
nt
M
o
d
el
s
15
3
.F
O R
M
U
L
A
T I O
N
2 1
3
.1
C h
em
is
t
ry
2 1
3
.2
T
r a n sp
o rt
2 5
3
.3 S
y
st
em
of
E
q
u at
i
o n s2 7
3
.3
.1 A D
R
eq
u ati
o n sf
o
r e a ch
sp
e cie s
2
7
3
.3
.2
A
s s um p
t
i
o n s& Si
m
p l i f
i c at
i
o n s3
2
3
.4 G
e n e r al i
z ed
A
p p
r o a ch
3 2
3
.4
.1
G
e n e r al
i
z ed
I
np
ut
F i l
e3 2
3
.5 N
um
e ri
c al S
ol
ut
io n
3
4
3
.5
.1
M
et
h
od
of
L
in e s
34
3
.5
.2
S
olv e r
R
eq
ui
r ed f
o rS
olu
t
i
o n
3
5
4
.R E S U L T S
A N
D D I
SC U S
S I
O
N
3 6
4
.1 S
e n sit
i
vit
y
•••••
3 6
4
.1
.1 T
r a n si
e nt
M
od
el P
r ed ic
ti
o n s4
.1
.2 R
at
eC
o n sta n
t
of
M
i
c r op
oUu
t
a nt
w i
th
H
O
4 1
4
.1
.3
M
a s sT
r a n sf
e rC
o ef f
i ci
e nt
4 3
4
.1
.4
L i q
ui d
P
h
a s eD
i
sp
e r si
o n4
5
4
.1
.5
G
a sP h
a s eD i
sp
e r si
o n4 7
4
.1
.6 C
a rb
o n ate
L
e ve
l
4
9
4
.1
.7 I
nf l
u e nt
p H
5
3
4
.1
.8
R
e a cto r
C
o nf
ig
u r at
i
o n5 5
4
.2 L
o sA
ng
el
e sD
ep
a rt
m
e nt
of
W
at
e r a nd P
ow
e rO
zo
n e/P
e r o xi d
ePl
a nt
5 7
5
.C O N C L U S I O N S
5 9
6
.R E F E R E N C E S
6 1
7
.A
P
P
E
N D
I
X A
:E
x am
p
l
eIn
L
I
S
T
O F T
A
B L
E
S
T
ab
l
e1
:R
e a ct
i
o nR
ate
C
o n st
a nt
sw i
t
h
M
ol
e c ul
a rO
z o n e9
T
ab l
e2
:R
e a ct
i
o nR
ate
C
o n sta n
ts
w
i
t
h
t
h
eH y d
r o xy l
R
ad i
c al
1
0
T
ab
l
e3
:D
ata
fi l
e-B
a s el
i
n eC
o nd i
t
i
o n s3
7
L I S T
O
F I L
L U S T
R
A
T I
O N S
F i g
u r eL
-T h
eR
e a ct
i
o n s of O
z o n ei
n "P
u r e"W
at
e r(
S
t
a eh
el i
n a nd H
oi g
n e,1 9 8 5
)
7
F
i g
u r e2
:R
e a ct
i
o n s of
O
z o n ei
nN
at
u r al
W
at
e r12
F i g
u r e3
:P
ri
n ci p
al R
e a ct
i
o
n si
nt
h
eG l
a z e a nd K
a ng
M
od
el
16
F
i g
u r e4
:T
y p i
c al
R
e a ct
o rC
o nd i
t
i
o n sfo r
L
ap l
a n ch
e et
al
.m
ode
l
18
F i g
u r e5
:M
e ch
a ni
sm f
o rO
z o n e/ P
e r o xi
d
eO
xi
d
at
i
o n of T C
E
2 3
F
i g
u r e6
:E
q
ui l i b
ri
um C
o n st
a nt
sf
o rO
3/H
2O
2S y
st
em
2 4
F
i g
u r e7
:A D R E
q
u at
i
o ns
f
o rSp
e cie s
in
t
h
eO
3/
H
2O
2D
e st
r u ct
i
o n of T
C
E
2
8
F i g
u r e8
:A p p
r o a ch
t
oS
t
e ad y S
t
at
eP
r of
il
ef
o rT C E
u nd
e rb
a s el i
n e c o nd
i
t
i
o n s3
9
F i g
u re
9
:A pp
r o a ch
t
oS
t
e ad y S
t
at
ePr o
fi l
e
f
o
rH O
u nd
e r
b
a se
l i
ne
c o ndi
t
io n s
4 0
F i g
u r e10
:E f f
e ct o
f R
at
eC
o n st
a nt
of
M
w
i
t
h H O
o nM
i
c r op
oU
ut
a nt
R
em
o v al
4 2
F i g
u re
1 1
:
E f f
e c
t
o
f O
v er a
l l
M
a s sT
r a ns
f
e rC
o
ef fi
cie n
t
o
nM
i
c r o
p
o
Uu
t
a nt
R
em
o
va
l
44
F i g
u r e12
:E f f
e ct
of
L
i q
ui d
P
h
a s eD i
sp
e r si
o nC
o ef f
i ci
en t
o nM
i
c r op
oUu
t
a nt
R
em
o v al
...4 6
F i g
u r e13
:E f f
e ct
of G
a sP h
a s eD
i
sp
e r si
o nCo e
f f
i ci
e nt
o nM
i
c r op
oU
ut
a nt
R
em
o v al
4
8
F
i
g
u r e14
:E f f
e ct
of T
ot
al C
a rb
o n at
eC
o n c e nt
r at
i
o n o nM
i
c r op
oU
ut
an t
R
em
o v al
5 1
F i
g
u r e1 5
:E f f
e ct
of
T
ot
al C
a rb
o n at
eC
o n c e nt
r ati
o n o nL i
q
ui d P h
a s eO
z o n eC
o n c e nt
r at
i
o nPr o
f i
le
52
F i g
u r e16
:E f f
e ct
of I
nfl
u e nt
p H
o nM
i
c r op
oUu
t
a nt
R
em
o v al
5
4
F i g
u r e17
:E
f
f
e ct
of R
e a ct
o rC
o nfi
g
u r at
i
o n o nM
i
c r op
oU
ut
a nt
R
em
o v al
5 6
L I
S T O F
A B B
R
E V
I
A T I O
N S
A D
R
:A d
v e ct
i
v eD i
sp
e r si
v eR
e a ct
i
v eA
O P
:A
d
v a n c ed
O
xi d
at
i
o nP
r o c e s s e sB
D
F
:B
a ck w
a rd D i f f
e r e n c eF
o rm
ul
aC S
T R
:C
om p
l
et
el
y S
t
i
r r ed T
a nk
R
e a cto r
D
:D i
r e ct
R
e a ct
o r sw i
t
h
H y
d
r o xy l
R
adi
c al
D
A
E
:D
i
f
f
e r e nt
i
al A
l g
eb
r ai
cE q
u at
i
o nE
oiS
ta n
d
a rd O
xi d
at
i
o nP
ote n
t
i
al
F D
M
:F i
ni
t
eD i f f
e r e n c eM
et
h
od
F E
M
:F i
ni
te
E l
em
en t
M
et
h
od
G A C
:G
ra
nu
l
ar
A
c
t
i
va
t
e
d C
a
rb
o
nI
:I
ni
t
i
at
o r sf
o rD
e co
m p
o si
t
i
o n of
O
z o n eL
A D
W
P
:L
o
sA
ng
el
e sD
ep
a rt
m
e nt
of
W
ate r
a nd
P
ow
e rM
:M
ol
a rM
i :M
i
c r op
oU
ut
a nt
M
O
L
:M
et
h
od
of L i
n e sN H
E
:S
t
a nd
a rd
H y
d
r og
e nE l
e ct
r od
eN O
M
:N
atu r a
l O
rg
a
ni
cM
at t e
rO D E
:O
rdi
na
ry D i f f
e r e nt
i
al E q
u at
i
o nP
:P
r om
ot
e r of D
e c om p
o si
t
i
o n of O
z o n eP
C
E
:P
e r ch l
o r o et
h
y l
e n eP
D
E
:P
a rt
i
al
D
i f f
e r e nt
i
al
E
q
u at
i
o ns : s e c o n
d
sS
i :S
c a v e ng
e r of
H
y d
r o xy l
R
adi
c al
T O C
:T
ot
al O
rg
a ni
cC
a rb
o nU
.S
.:U
ni
t
ed
S
t
at
e sU N C
-C H
:U
ni
v e r si
t
y
of N
o rt
h C
a r ol i
n aC
h
ap
el H i l l
L I
S
T
O F SY
M
B
O L S
^
: s c a v e ng
i
ng
c ap
a ci
t
y
of w
at
e rF
: s o u r c e/
si
nk
t
e rm
V
a - v el
o ci
t
y
of p h
a s ea
A V
: v ol
um
ein c r e
m
e nt
G
w! v ol
um
ef
r a ct
io n
of
w
at
e r[
H O
]
s s : st
e ad
y
st
at
e c o n c e nt
r at
i
o n of h
y d
r o xy l
r ad ic a
l
[
O
3]
* :l i q
ui d
i
nte r
f
a c e o z o n e c o n c e ntr a
t
io n
C
i, a- c o n c e nt
r ati
o n of
sp
e ci
e si i
np h
a s ea
C O
3 ": c a r
b
o n ate r a
d
i
c al
C O
a ^": c a r
b
o n ate
i
o nD
q:d i
sp
e r si
o n c o ef f
i cie n
t
i
np h
a s ea
e "
: a
q
u e o u s el
e ct
r o nH
"^:
h y d
r og
e ni
o nH
2C O
3: c a rb
o ni
c a ci d
H
2O
:w
at
e rH
2O
2 :h
y
d
r og
e np
e r o xi d
eH C
O
3 ":
b i
c a rb
o n at
ei
o nH
j :H
e n ry
's
l
aw
c o n st
a nt
f
o r sp
e ci
e si
h
^.l i q
ui
d p h
a s eh
ol d
up
H O
:hy d
r o xy l
r ad ic a
l
H O
2 :h y
dr o
p
e r o xy l
r ad
i
c al
K
a: a ci d i
t
y
eq
ui l i
b
ri
um
c o n st
a nt
k
'^H A.A :
f
o rw
a rd
r e a ct
i
o nf
o r eq
ui l i
b
ri
um
c o n st
a nt
b
et
w
e e nH A
a nd
A
'
k
u a : o v e r al l m
a s st
r a n sf
e r c o eff i
cie n
t
k
M
,N : r e a cti
o n r at
e c o n st
a nt
b
et
w
e e n sp
e cie s
M
a nd N
k
' ^H A.A- r e v e r s e r e a c
t
io n
f
o r eq
ui l
i
b
ri
um
c o n st
a nt
b
et
w
e e nH A
a nd
A
O
2:
o xy g
e nO
2 ': s u
p
e r o xi d
e a ni
o nO
3 : o z o n eO H
":
h y d
r o xi d
ei
o nP
:p
art
i
al p
r e s s u r ep H
: n eg
at
i
v el
og
of
h
y
d
r og
e ni
o n c o n c e nt
r at
i
o np K
: n eg
ati
v el
og
of
eq
ui l i b
ri
um
c o n st
a nt
Q
g :g
a sp
h
a s ef
l
ow
r at
eQ
l :l i q
ui
d p h
a s ef l
ow
r at
e1
.I N T R O D U C T I O N
1
.1
A
d
v an
c ed O
x
i d
at
i
on
P
r o c e s s e sT
h
eh
y
d
r o xy l
r ad i
c al
(
H
O
)
i
s ahi
g
h l
y
r e a ct
i
v e sp
e ci
e sw h i
ch
c a nb
e u s ed f
o rt
h
eo x
i
d
at
i
o n of
m
i
c r op
oU
ut
a nt
si
nw
at
e r.P
r o c e s s e sw h
i
ch
r el y
o nH
O
a nd
ot
h
e rh
i g h l y
r e a c
t
i
v e r ad i
c al
sf
o rt
h
e r em
o v al
of
o rg
a ni
cm
i
c r op
oU
uta n
t
s a r ef
r eq
u e nt
l y
r ef
e r r ed
to
a sA d
v a n c ed O
xi d
at
i
o nP
r o c e s s e s o rA
O
P
s(
G l
a z e et
al
.,19 87
)
.T h
em
o st
w
i d
el
y
u s ed A O
P
si
n cl
ud
e c om b i
n at
i
o n s of
o z o n e(
O
3)
w i
t
h
ul
t
r a vi
ol
et
l i g h
t
(
U
V
)
o rh
y
d
r og
e np
e r o xi
d
e(
H
2O
2)
a nd p h
ot
o o xi d
at
i
o nw
i
t
h H
2O
2.T h
ef
o rm
e r r el y
o nt
h
e a c c el
e r at
i
o
n of
t
h
ef
r e er a
di
c al
d
e c om
p
o
si
t
i
o n of O
3(
H
oi
g
n e a nd
B
ad
e r,19
7 5
)
i
n o rd
e rto
i
n
c r e a s et
h
eH O
c o n c e n
t
ra t
i
o n(
A i
et
ae t
al
.,19 8 8
)
.I
n c r e a si
ng l
y
,t
h
e s ep
ro c
e sse s
a
r eb
ei
ng
c
o n si d
e r ed
a s
a
l
te
rn
at
i
ve
sto
tr a
d i
t
i
o
n al p h
a s et
r a n sf
e rt
e ch
n ol
og i
e sf
o rt
h
et
r e atm
e nt
of
o
rg
a ni
cc o n
t
am
i
n at
ed w
at
e r s a nd w
a ste
w
at
e r s(
H
a a s a nd V
am
o s,19 9 5
)
.T h
e o z o n e/ h
y
d
r og
e np
e r o xi d
ep
r o c e s s(
O
3/ H
2O
2)
u s e sh
y
d
r og
e np
e r o xi d
et
oa c c e
l
e r at
et
h
ed
e c om
p
o si
t
i
o n of O
3t
of
o rm
H
O
.T
h
ep
r o c e s si
s app U
c ab l
ef
o rt
h
eo x
i d
at
i
o n of
or
g
a ni
c c o nt
am
i
n a nt
si
ni
nd
u st
ri
al w
a st
ew
ate r
t
r e at
m
e nt
a nd g
r o u nd
w
at
e rr e
m
ed
i
at
i
o n , a sw
el l
a sf
o rt
h
e c o nt
r ol
of
t
a st
e a nd
od
o r c a u si
ng
c om
p
o u nd
s a nd
m
i
c r op
oU
uta n
t
si
n s u rf
a c ew
at
e rtr
e
at
m
e nt
(
G
l
a z e et
al
.,19
9 0
)
C
u r r e nt
l
y
,d
ri
nk i
ng
w
at
e ro z o n a
t
i
o nf
a ci l
i
t
i
e s a r eb
ei
ng
b
ui l
t to
al
l
ow
f
o rt
h
e e a sy
ad d
i
t
i
o n of h
y
d
r og
e np
e r o xi d
e.B y
t
h
e e nd
of
t
h i
s c e nt
u ry
,i
t
i
s e st
i m
at
ed
t
h
at
ap p
r o xi m
ate
l
y f
o rt
y
t
of
if
t
y
p
ota
b l
ew
at
e rp l
a nt
sw
i
t
h
t
h
ep
ot
e nt
i
al
f
o rO
3/ H
2O
2 c ap
ab i l i
t
i
e sw i l l
b
e o n-U
n e
(
R
i
c e,1
9 9 5
)
.C
om
m
e r ci
al
a nd
m
u ni
ci
p
al
app
l i
c at
i
o n s of
t
h
eO
3/ H
2O
2p
r o c e s s, a sw
el l
a s ot
h
e rI
nd
e ed
, s om
ep
r a ct
ic a
l
ap p l i
c at
i
o n sh
a v eb
e e ni
m
p
l
e
m
e nte
d
w
it
h
o ut
sy
ste
m
at
i
c st
ud ie s o
f
A O P
s a nd
th
ei
rm
e ch
a ni
sm
s, ad
v a nta
g
e s a nd d
i
s ad
v a nt
ag
e s, o r c om
p
a ri
s o nt
o oth
e rte c
h
n ol
og
i
e s(
G l
a z e,19 9 3
)
.L
i
t t
l
eh
a sb
e e nd
o n et
ot
h
o r o ug hl y
e v al
u ate
A O P
s o rc o
m
p
a r eth
em
t
ot
r ad i
t
i
o n al
t
e ch
n ol
og i
e s.1
.2
T
e ch
n
ol
og y A
s s e s sm
en
t P
r oj
e ct
G
o al
sIn
19 9
4
, a st
ud
y
to
d
e v el
op
t
h
e n e c e s s a ry
t
o ols
f
o rth
e c om
p
a ri
so n
of
t
r ad it
i
o n al
t
e ch
n ol
og
i
e sw
i
t
h m
o r ein n o v a
ti
v et
e ch
n olo
g i
e s,in
c
lu
d i
ng A O
P
s,w
a si
ni
t
i
at
ed
at
U N C
-C H i
n c ol l
a
b
o r at
i
o nw
i
t
h g
o v ern
m
e nt
, a c ad
em i
c, an
d i
ndu s
t
ri
al
p
a rtn e r s
.T h
em
ul
t
i
-p
h
a s ep
r oj
e ct
w
a s
d
e si g
n ed
to
e v alu a
t
eth
e s et
e chn o
l
og i
e s o n ale v e
l p l
ay i
ng f i
el d
.T h
i
sl
e v el
p
l
ay i
ng f i
el d w
a st
ob
em
ai
nt
ai
n ed
b
y
sp
e ci f y i
ng
t
h
e s am
ew
a st
e st
r e am
s,p
l
a nt
s c al
e s a nd
e c o n o
m
i
cp
a r am
ete r s
f
o r c om
p
a ri
s o n .R
a ng
e s of p
la n
t
s c al
e s a nd
c o n c e ntr a
t
i
o n sw
e r et
ob
e u s ed
t
oh
el p i d
e nt
i f y
e c o n om i
e s of
s c al
e.Ph
a s eI
of
t
h
ep
r oj
ec t
w
as
p l
a n n ed
t
o u s e o nl y
m
od
el
c om
p
o u nd
sf
o r e v al
u at
i
o n.P
h
a s e11 w
a sd
e si g
n ed
t
op
r o c e ed
i
nt
o r e al
a nd
c om
p l
e xw
a st
e st
r e am
s.T h
e e nd
r e s ul
t o
f
t
h
ep
r oj
e ct
w i l l
b
ew
rit t
e n s um
m
a rie s
o
f
t
e ch
n ol
og
i
e sw
h i
ch i
n cl
ud
eP
h
a s eI
a nd
11
a s s e s sm
e nt
s, a sw
el l
a sm
od
el
sw h i
ch
p
r a ct
i
t
i
o n e r s c a n u s et
oc o n
d
u ct th
ei
r ow
np
r el i
m
i
n a ry
e v al
u at
i
o n s.T
h i
sw
i l l p
r o vi d
e a u s ef
ul
t
o ol f
o rt
h
e s ci
e nt
i f
ic
a n
d
e ngi
n e e rin
g
c om
m
u ni
t
ie s
fo r
te c
hn o
l
og y
s c r e e ni
ng
.O
ne
g
o al
of
t
h
ep
r oj
e ct
w
a st
op
r o vi d
em
od
el
s
b
a s ed
o nt
h
e s ci
e nti f i
cf
u nd
am
e nt
al
sw
h ic
h p
r ed i
ct
p
e rf
o rm
a n ce
a nd
c
o st
sf
o
r e a ch
t
e c
h
n
ol
og y
.F
o
r s om
e
t
r a
d i
t
i
o
na
l
t
e ch
n ol
og i
e s(
G A C
ad
s o rp
t
io n
a nd
air s
t
ri
p p i
ng
)
, s u ch m
ode
l
sw
e r ef
o u nd
t
o e xi
st
.H
o
w
e ve
r ,s
in
c ep
r e
l i m i
n a ry l i
t e
ra
t
u r e s e a rc
h
e sd
em
o n st
r ate
d
m
od
el
sf
o rm
o r ea
d
v a n c ed
t
e ch
no
lo
g
i
e s
(
G l
a z ee
t
al
.,19 94
)
,i
t
b
e c am
e
n e c es
s a ry
t
ode v e
l
op
s u ch
m
od
el
sf
o rO
3/H
2O
2 a nd
ot
h
e rA O P
s.T
h
ew
o rk p
r e s e nt
ed i
nt
h i
s t
e ch
ni
c al
r e
p
o
rt
i
sp
a rt
of
t
h
e ef f
o rt t
od
e v elo
p
c om p
r ehe n s
i
v ep
r o c e s sm
od
el
sf
o rt
h
e s et
ec
h
n olo
g i
e s.1
.3
M
od
el i
ng
Co n c e r
n
sF
o rO
3/
H
2O
2S
e v e r al i
t
em
s sh
o ul d b
e co
n si
de r e
d
i
nt
h
ed
e v el
op
m
e nt o
f
a nO
3/
H
2O
2p
r o c e s sm
od
el i f i
t
i
st
ob
e r ep
r e s e nt
at
i
v e of
p
r a ct
i
c al
ap
p
l
ic a
t
i
o n s.I
t
i
sd
e sir a
b
l
et
oh
a v e am
od
el
w h
i
ch i
sb
a s ed
o nt
h
e ch
em
i
c al
m
e ch
a ni
sm b
eh i
nd
t
h
ep
r o c e s s.T
h i
s al
l
ow
st
h
em
od
el
t
ob
e u s ed
t
op
r ed ic
t
p
e rf
o rm
a
n c ef
o rd
i
f f
e r e nt
sy
st e
m
sw i
t
h
o ut
r ef
it t
in
g
em
p
i
ri
c al
p
a r am
et
e r s.O
3/ H
2O
2 r e a ct
o r si
nt
h
eU
.S
. a r ep
ri
m
a ri
l
y
b
ub b
l
e c o nt
a ct
o r s(
M
a ri
n a s et
al
. ,19 9 3
)
, o r ot
h
e rt
y p
e s of f l
ow
-
t
h
r o ug
h
r e a ct
o r s.T
h
ed
i
sp
e r si
o nm
od
el
c a nb
e u s ed i
nt
h i
sc a s e
t
o r ep
r e s e nt
p l
ug
f lo
w
i
nt
h
el i
q
ui
d p
h
a s ed i
st
u rb
ed
b
y d i
sp
e r si
o nd
u et
ot
h
eb
ub b
l
e sin
t
h
e c ol
um
n(
M
a rin a s e
t
al
.,
19 9 3
)
.G
a sp h
a s ef l
ow
c a n al
s ob
e
m
od
el
ed
a sp l
ug f
l
ow
w
i
t
h
s om
ed is
p
e r si
o n .R
e a ct
i
o n r at
e s a r ef
a st,
s o u nd
e r s om
e c o nd i
t
i
o n st
h
e r e a ct
i
o n sm
ay
b
el
i
m
i
t
ed
b
y
t
h
em
a s st
r a n sf
e r of O
3f
r om
t
h
eg
a sp
h
a s ei
nt
ot
h
el i
q
ui d p h
a s e.T
o a c c u r at
el y p
r ed i
ct
p
e rf
o rm
a n c e,i
t
i
s n e c e s s a ry
t
oi
n cl
ud
et
h
em
a s st
r a n sfe r
t
e rm
i
n am
od
el
of
s u ch
sy
st
em
sA
dd
i
t
i
o n al l y
, r e a ct
o ri
nf
l
ow
c o nd
i
t
i
o n sm
ay
v a ry w i
t
h
ti
m
e,i
n cl
ud i
ng
ch
a ng
e si
nfl
ow
r at
e o ri
nfl
u e nt
c o n c e nt
r at
i
o n s.A
t
r a n si
e nt
s ol
ut
i
o nw i
l
l
p
r ed i
ct t
h
e r e sp
o n s e of
t
h
es
y
st
em
t
o s u ch
ch
a ng
es
,w
h
i
ch
m
ay b
ei m p
o rt
a nt
f
o r e v e ry
d
ay
op
e r at
i
o n s of
t
h
e sy
st
em
.S
e v e r al
sp
e ci
e si
nth
eO
3/
H
2O
2 sy
st
em
a r e s ub
j
e ct t
o sp
e ci
at
i
o n c o nt
r ol l
ed b
y p
H
.T h
ed i f f
e r e nt
ch
em
i
c al
sp
e ci
e s r e a ct
at
d i f f
e r e nt
r at
e s,th
e r ef
o r ei
t
i
s n e c e s s a ry
t
oi
n cl
ud
et
h
e sp
e ci
at
i
o n c o n st
a nt
s as
p
a rt
of
t
h
e sy
st
em
of
eq
u at
i
o n sd
e s c ri b i
ng O
3/ H
2O
2d
e st
r u ct
i
o no
f
am i
c r op
ol l
ut
a nt
.T
h
e s ec
h
em
i
c al
eq
ui
l
i b
ri
am
a ni f
e st a s
e ri
e s of
al g
eb
r ai
c c o n st
r ai
nts
f
o rt
h
ep
a rt
i
al
d i f f
e r e nt
i
al
eq
ua t
i
o n sw
h i
ch d
e s c ri b
et
h
e c o n c e nt
r at
i
o n ch
a ng
e si
nt
h
e sy
st
e
m
.F i
n al l y
,t
h
e a c c ep
t
ed m
e ch
a ni
sm f
o rt
h
e o xi d
at
i
o n of
am i
c r op
ol l
ut
a nt
i
s n ot
c o
m p
l
et
e : of
t
e nb y
-p
r od
u ct
s a nd
t
h
ei
r ch
em
i
st
ri
e s a r e u nk
n ow
n .A
u s ef
ul
m
od
el
m
u st
b
efl
e xi b l
et
o a c c om
m
od
at
et
h
e ad d i
t
i
o n of
s u ch
c om p
o u nd
s
a st
h
em
e ch
a ni
sm
i
sb
et t e
ru n
d
e r st
o od
.T
h i
sm
ay
l
e ad
t
ot
h
e ab i l i
t
y
t
op
r ed i
ct t
h
ef
o rm
at
i
o n of b y p
r od
u ct
s.G
e n e r al l
y
,p
r e s e nt
m
od
el
sh
a v e n ot
m
et
al l
of
t
h
e s e c o n c e r n s.E
a rl y
m
od
el
s(
S
t
a eh
el i
n a nd H
oi g
n e,1 9
8 5
;
Y
u rt
e ri
,19 8 8
;
G
l
a z e a nd K
a ng
,1
9
8
9
a)
d
e al
t
o nl y w i
t
h b
at
ch
r e a c
t
o r s a nd
st
e ad y
st
at
e s ol
ut
i
o n s.S
p
e ci
at
i
o nh
a sb
e e nh
a nd
l
ed
b
y
s ol
vi
ng
o nl y
f
o rt
h
est
e a
d y
st
at
e s ol
ut
i
o n, af
t
e rp H
c o nt
r ol
l
ed
sp
e ci
at
i
o n sh
a v eb
e c om
e c o n st
a nt
.R
e c e nt
m
od
el
d
e v el
op
m
e nt
s(
L
a
p l
a n ch
e et
al
.,19
9 5
)
st
i l l w
e r e n ot
d
e si
g
n ed
f
o rt
r a n si
e nt
s ol
ut
i
o n sa n
d
i
n cl
ud
ed
em p i
ri
c al
m
od
el
st
od
e s c ri b
em i
xi
ng
i
nt
h
e r e a ct
o r s.A
d d i
t
i
o n al l
y
,
t
h
em
od
el
s1
.4
R
e
se
a r ch O b
j
e cti
v e sT
h
e ob
j
e ct
i
v e of
t
h i
s r e s e a r ch i
st
od
e v el
op
af l
e xi
b
l
e,
d
y
n am
i
c,m
e ch
a ni
st
i
cm
od
el
o
f
t
h
eO
3/
H
2O
2 o xi d
at
i
o n of
am
i
c r op
oU
ut
a nt
i
n ap l
ug f l
ow
r e a ct
o r, a nd
t
ot
e st t
h
es e n s
i
t
i
vi
t
y
a nd
l
og
i
c of
t
h
em
od
el
r e s ul
t
s.U
si
ng
t
h i
sm
od
el
,t
h
ei
m p
o rt
a n c e of
t
r a n si
e nt
s o
l
ut
i
o n sf
o rA O
P
m
od
el
s c a nb
ei
n v e st
i g
at
ed
,p
o s si b l y l
e ad i
ng
t
ot
h
e si
m
p
l i f i
c at
i
o n of
2
.B A C
K G
R O U N D
2
.1
C h
em
i
st
ry
of
A
O P
sA
sp
r e vi
o u sl y m
e nt
i
o n ed
,A O P
s r el
y
o nth
eg
e n e r at
i
o n of
r e a ct
i
v efr e e r a
d i
c al
s,p
a rt
i
c ul
a rl y H O
,to
e nh
a n c eth
ei
r r e a cti
vi
t
y
(
G l
a z e a nd K
a ng
,19 8 9
a)
.T hi
si
sd
o n ei
ns
y
ste
m
s ut
i l i
zi
ng
O
3b y
a c c el
e r ati
ng
t
h
ef
r e e r ad i
c al d
e c om
p
o si
ti
o n of O
3to
i
n c r e a s eH
O
p
r od
u ct
i
o n.H
O i
s s op
ow
e rf
ul
a nd f
a st
a r e a ct
a nt t
h
at
A O
P
t
r e at
m
e nt
of
m
o st
o rg
a ni
cs u
b
st
rat
e s c a nb
ep
r a ct
ic a
l
at
ste a
d y
sta
t
e c o n c e ntr a
ti
o n s of
H O
a sl
ow
a s10
' °-10
"' ^M
(
G l
a ze
a nd K
a ng
,19 89
a)
.T h
e r e a ct
io n s
i
n v ol
v ed i
nt
he
d
e c om p
o si
ti
o n of
aq
u e o u sO
3in
p
u r ew
at
e r a r es
h
ow
nin
F i g
u r e1.
N
ote
t
h
at th
ed
e c om p
o sit
i
o n of O
3i
si
ni
ti
at
ed
o nl y b
y
O H
"in
th i
sm
atr
i
x .T
h
e r e a ct
i
o n r ate
c
o n st a
nt
f
o rt
h
ei
ni
t
i
a t
io n
r e a cti
o n(
k
=
7
0
M
"'s "
l
)
is r a
t
h
e r sl
o
w
.O
z o n at
io n
at
h
i
g
h
p H
c a n a c c el
e r at
et
h i
sp
r o c e s sb y
i
n c r e a si
ng
O H
"c o n c e n
tr a
t
i
o n .A
l
s o,t
h
ep
r o c e s sm
ay b
e a c c el
e r at
ed b y
t
h
e r e a cti
o n of
O
3w i
t
h
s up
e r o xi d
e(
O
2 ")
p
r od
u c ed
b
y
o x
i d
ati
v ed
eg
r ad
at
io n
of
n atu r a
l
o rg
a ni
cm
at
t
e r a nd
oth
e r o rg
a
ni
c sw
h i
ch m
ay
b
ep
r e s e nt
i
nt
h
ew
at
e r s o u r c e.N
ot
et
h
at
i
np
u r ew
ate r
H
O
r e a ct
sw i
t
h O
3t
of
o rm
t
h
eh y d
r op
e r o xy l
r a
d
i
c al
(
H O
2)
w
h
i
ch
i
si
n eq
ui l
i b
ri
um
w i
th
s up
e r o xi d
e(
O
2 ")
, a nd
t
h i
sp
r op
ag
at
e st
h
e ch
ai
nF i g
u r e1
:T h
eR
e a ct
i
o n s of O
z o n ei
n "P
u r e"W
ate r
(
S
t
a eh
el i
n a nd H
oi
g
n e,19 8 5
)
O
3O H
"H
" •o
,H O
/
■
^
o
;
^
h o
;
♦
•0
2V
—
*"O
2{
O
3O
H
}
► , ,-
<
H
O
*O
3+
O
2+
H
2O
0
2■
>
H O
*I
nt
h
e c a s e of O
3/ H
2O
2,t
h
e c o nj
ug
at
eb
a s e of H
2O
2 c a n a ct
a s a ni
ni
t
i
at
o r(
S
ta e
h
eU
n a nd H
oi g
n e,19 8 2
)
i
n ad d i
t
i
o nto
O H
"
.
T h
e r ate
c o n sta n
t
f
o rE
q
u at
i
o n1
,
k
=
5
.5
x1
0
^
M
"'s
"'
(
S
t
a eh
el
i
n a nd H
oi
g
n e,1 9 8 2
)
, r e s ul
t
si
n af
a ste r r a
t
et
h
a nf
o ri
ni
t
i
at
i
o nb y
O H
", e v e n
t
h
o ug
h
i
t
i
st
h
e c o nj
ug
at
eb
a s e(
H
O
2"
)
w h i
ch
r e ac t
sw i
t
h
O
3.H
O
^+
O
^ -^
H
O
^
+
O
;
(
1
)
C
om
b
i
ni
ng O
3w i
t
h U
V
al
s o a c c el
e r at
e st
h
ei
ni
t
i
at
i
o n of O
3d
e c om p
o si
t
i
o n,p
r o vi d i
ng
a n ad d
i
t
i
o n al i
ni
t
i
at
i
o np
at
h
w
ay
b
y
p
r od
u ci
ng H
2O
2i
n si
tu
.T h
ep
h
ot
ol y
si
s of
O
3p
r od
u c e s o xy
g
e n ato
m
si
nt
h
e 'D
st
ate
w
hi
ch
c a ni
n s e rt
r ap i d l y i
nto
w
ate r
to
f
o rm H
2O
2,O
3+
/
iv-
^0
{
'/ )
)
+
O
2(
2
a)
0
{
'd
)
+
H
^
0
^
H
O
'
+
O
2(
2 b
)
T h
ec
o nj
ug
at
eb
a s e of H
2O2i
st
h
e n a v ai l
ab
l
et
oin
i
t
ia
t
et
h
ed
e c om
p
o si
t
io n
of O
3 a sw
a ss
h
ow
np
r e vi
o u sl
y
in
E q
u at
i
o n1
.2
.1
.1 C h
em
i
st
ry
of O
3/ H2O
2C
o nt
am i
n a nt
r em
o v al in
t
h
eO
3/H
2O
2 sy
st
em m
ay
o c c u r vi
a at
le a s
t t
w
op
at
hw
ay
s :d
i
r e ct o
xi d
at
i
o nb
y m
ole c u
l
a rO
3 o r o xi d
at
i
o nb y
H
O
(
H
oi
g
n e a nd
B
ade r
,19 7 5
)
.O
z on
eO
3h
a s a st
a nd
a rd
o xi d
at
io n
p
ot
e nt
i
al
v e r s u st
h
eN
H E
of 2
.0
7
v ol
t
s(
E q
u at
i
o n3
)
,m
a
k i
ng
i
t
m
u ch
st
r o ng
e rt
h
a nm
o r e c o n v e nt
i
o n al
o xi d
a nt
s s u ch
a s ch l
o rin e
,p
e rm
a ng
a n at
eo
rh y d
ro
g
e np
e
ro
xi d
e(
H
a a sa n
d V
am
o s
,19 9 5
)
.0
^+
2
H
^+
2
e-<r
^
O
^
+
H
^O
E
^^
l
.Ol
W
(
3
)
T
h
ep
r a ct
i
c al i
t
y
of O
3fo r
t
he o x
i
d
at
i
o n of
c o nt
am
i
n a nt
si
s,h
ow
e v e r,l i
m i
t
ed b
y
k i
n et
i
c s.T
h
e s e c o nd
o rd
e r r at
e c o n st
a nt
sf
o r s e v e r al
c om p
o u nd
sw i
t
h
m
ol
e c ul
a rO
3 a r e sh
ow
ni
nT
ab l
e
1
.I
t
c a nb
e s e e nt
h
at t
h
e s e c o n st
a nt
s v a ry
o v e r s e v e r al
o rd
e r s of
m
ag
ni
t
ud
ew
i
t
h
s o
m
e sl
ow
e n o ug
h
t
op
r e cl
ud
et
h
e u s e of
m
ole c u
l
a rO
3 a s am
e a n sf
o r r em
o v al i
n ap
r a ct
ic a
l
s et t
i
ng
.I
ng
e n e r al
,
O
3is a s
t
r o ng
ele
c
tr
o
p hi l
e a nd
r e a ct
s
q
uic
k l y
w
i
t
h
a
l k
e ne
sa n