摘要:
本文在前期调研及实验的基础上,选择污水进水pH = 7,电解电流0.5 A,极板间距5 cm的初始条件,构建双铁电极电解除磷实验装置,对初始磷浓度5 mg/L的模拟污水进行处理研究。实验结果表明:经过1 h的电解反应,可以将总磷含量去除至0.5 mg/L以下,达到一级A标的出水要求。
Abstract:
The phosphate wastewater of 5 mg/L was treated by electrolytic process with iron electrode. The initial conditions are: wastewater PH = 7, electrolytic current 0.5 A, plate spacing 5 cm. The ex-perimental results show that the total phosphorous removal effect was better, and the phosphorous concentration dropped from 5 mg/L to 0.5 mg/L after electrolyzation for 1 h, meeting the level 1 A discharge standards.
1. 引言
生活污水中磷主要来源于人畜粪便和含磷洗涤剂等,它不但会引起水体富营养化,还会产生大量的泡沫。水体富营养化常导致水生生态系统紊乱、水生生物种类减少、多样性受到破坏。污水除磷方法通常是生物法和化学沉淀法及其联合工艺。电解法是一种高效的污水处理方法,该法综合了沉淀、絮凝和气浮等多种过程,对磷的去除有很明显的效果。电解除磷技术除磷率较高、性能稳定、选择性更强、同时便于日常维护。以铁电极为例:在电解过程中,阳极释放的Fe2+和溶液中的Fe3+会与以磷酸根形式存在的磷发生反应生成难溶性铁盐。另外,部分Fe2+和Fe3+在一定的pH范围内与溶液中的OH−反应生成难溶性的铁的羟基化合物,这些含铁的羟基络合物能发生胶体絮凝,从而达到处理水质的作用。主要反应如下 [1] [2] [3] [4] :
阳极:
; (1)
阴极:
; (2)
在溶液中:
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
本文在前期调研及实验的基础上,选择污水进水pH = 7,电解电流0.5 A,极板间距5 cm的初始条件,构建双铁电极电解除磷实验装置,对初始磷浓度5 mg/L的模拟污水进行处理研究。
2. 实验方法
2.1. 配制含磷废水
用磷酸二氢钾(KH2PO4)和去离子水制备模拟废水,配置浓度为5.0 g/L (以P计)的浓液250 ml,实验时再将其稀释到5.0 mg/L (以P计),药剂配制如表1所示。
2.2. 实验物资
实验物资如表2所示:
Table 1. The reagent preparation form
表1. 药剂配制记录表
Table 2. List of experimental materials
表2. 实验物资清单
2.3. 实验步骤
实验装置如图1所示,每次实验用水量为1.8 L,实验前,将铁片用磨砂纸打磨干净,放入含磷溶液中并调整极板间距为5 cm。电极浸在溶液中的有效尺寸为40 mm × 40 mm × 1 mm,阴极和阳极的极板面积比是1:1。添加NaCl以维持溶液初始电导率在9.0~10.0 ms/cm范围内,用1% NaOH和1% HCl来调整溶液pH =7。按照图1连接好装置,调节电解电流为0.5 A,为保证实验用水充分混合,实验过程中保持搅拌。
3. 实验结果
3.1. 电解除磷结果
电解电流为0.5 A,极板间距为5 cm,调节原水pH为7,经过4 h电解反应,溶液中磷的浓度和去除率如图2、图3所示。
如图2、图3所示,随着电解时间的增加,磷的去除率成上升趋势,经过30 min的电解,磷浓度从5 mg/L去除到0.6 mg/L以下,去除效果明显。经过1 h的电解反应,可以将总磷含量去除至0.5 mg/L以下,达到一级A标的出水要求。
3.2. 电解反应出水
电解反应过程中的溶液如图4、图5所示,随着电解反应的进行,溶液颜色逐渐变黄,而且随着时间的增加,溶液越来越浑浊,影响出水色度及感官。
Figure 4. Solution of electrolytic reaction process
图4. 电解反应过程溶液
4. 结论及分析
从上述数据分析可得出以下结论:在初始磷浓度5 mg/L、pH = 7、电解电流0.5 A、极板间距为5 cm的初始条件下,电解过程中保持搅拌,随着电解时间增加,磷的去除率成上升趋势。经过1 h的电解反应,可以将总磷含量去除至0.5 mg/L以下,达到一级A标的出水要求。
由于电解除磷出水浑浊,在实际应用时建议在电解除磷装置后加一级沉淀装置。
NOTES
*通讯作者。