基于电化学的蘑菇湖水库水体除磷效果研究

发布时间：2020-05-27 14:43

【摘要】：磷是控制水体富营养化的重要因素。近年来,蘑菇湖水体中的含磷量严重超标,随着含磷污水不断进入水库,超过了水体自净能力,水体出现富营养化。本研究以蘑菇湖水库为主要研究对象,探究蘑菇湖水库污染现状及电化学法除磷效果,并根据实验过程中产生的沉淀物探究电化学除磷回收磷酸铵镁(俗称鸟粪石)的最优水平。于2017年7月-2017年11月进行实地采样调查,并对检测值进行分析,结合调查数据对蘑菇湖水进行评价。在实验室采用模拟蘑菇湖水进行电化学除磷的效果实验,探究电流密度、初始pH和电极板材料对电化学除磷效果的影响。设计正交试验,探究电化学除磷回收鸟粪石的最优水平。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行实验机理及沉淀物分析,并将实验所得的最优条件进行实际水库水除磷实验。主要得出以下结论:(1)蘑菇湖水质评价结果显示:2012-2016年度丰水期蘑菇湖水体综合污染指数大于2.0,属于严重污染;2013-2014年度蘑菇湖水体为轻度富营养化;2016年度蘑菇湖水体营养化指数大于70,为重度富营养化。(2)在低浓度磷去除实验中,铝极板和镁极板更适合应用于中性和弱碱性水体;铁电极对水体pH值适应范围大,在pH=3时,铁极板对磷的去除率比铝极板和镁极板均高出11%。在电流密度为10 mA/cm~2的条件下电解30 min,三种阳极板对磷的去除率均为90%以上,但镁极板除磷率分别高于铝极板和铁极板4.7%和2.7%,并在电解时间为20 min内,镁极板对磷的去除率达到94.8%。(3)在高浓度磷污染物去除实验中,铝极板在酸性条件下的除磷效率低于中性和弱碱性水体;镁极板电解至30 min后,在pH=3、pH=7、pH=9的含磷水体中均能达到90%以上的去除率。在pH=3条件下,铁极板对磷的去除率比铝极板高6%。当电流密度为15 mA/cm~2时,三种极板对磷的去除率均能达到95%以上,但是电解30 min内,镁极板对磷的去除效果明显高于铝极板和铁极板。(4)三种极板除磷机理主要通过电絮凝作用,但在镁电极去除高浓度磷过程中,主要是电化学沉淀作用。电化学沉淀过程中产生了大量的鸟粪石沉淀,达到了回收磷的目的。(5)采用镁极板电化学除磷回收鸟粪石,结果表明:在电压为7 V,初始pH为8的条件下电解120 min能够得到鸟粪石纯度最优水平;同时在电压为7 V,初始pH为8的条件下电解180 min得到了最佳的磷去除率。(6)采用镁电极进行蘑菇湖实际水实验,实验结果表明,电解30min后,对磷污染物去除率达90%以上,并符合二级反应动力学。
【图文】：

基于电化学的蘑菇湖水库水体除磷效果研究

技术路线图

基于电化学的蘑菇湖水库水体除磷效果研究

蘑菇湖采样图
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X524

【参考文献】