【摘 要】
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国家在十四五规划中提出要大力发展畜牧业,但养殖废水处理率低、污染严重及有效肥分浪费等问题一直是畜牧业发展过程中亟需解决的问题之一。天山北坡自然地理条件优越,是全国大型畜牧养殖基地之一,也是十四五期间重点发展畜牧养殖业的区域之一。但是目前多数养殖企业主要通过传统氧化塘工艺来净化废水,处理率低且存在污染环境的风险。近年来,电化学法和过滤法耦合作为一种废水处理的方法得到了关注,本研究选择以养牛废水为研究
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国家在十四五规划中提出要大力发展畜牧业,但养殖废水处理率低、污染严重及有效肥分浪费等问题一直是畜牧业发展过程中亟需解决的问题之一。天山北坡自然地理条件优越,是全国大型畜牧养殖基地之一,也是十四五期间重点发展畜牧养殖业的区域之一。但是目前多数养殖企业主要通过传统氧化塘工艺来净化废水,处理率低且存在污染环境的风险。近年来,电化学法和过滤法耦合作为一种废水处理的方法得到了关注,本研究选择以养牛废水为研究对象,构建电化学法和过滤法耦合的废水处理系统,以实现废水中氮磷资源化回收及提高废水净化效果为目标,通过对p H值、电压和极板间距等因素的对比,探究电化学法对养牛废水中的氮磷净化及回收效果的主要影响因素;通过X射线衍射能谱（X-ray diffraction,XRD）和扫描电镜（Scanning Electron Microscopy,SEM）对回收产物的形貌和结构进行分析,确定氮磷回收的最佳反应条件;通过电化学法、双阳极电化学法和过滤法确定对养牛废水中的PO43--P和NH4+-N最佳去除条件;通过连续流模式下的电化学-过滤系统去除养牛废水中PO43--P和NH4+-N的运行参数的对比分析,并对比该系统对试验用水和实际养牛废水的净化效果,从而确定出最佳运行条件参数,旨在为养殖企业氮磷资源化回收和废水净化提供参考。主要结论包括以下三个方面:（1）电化学回收养牛废水中氮磷的研究:使用镁阳极和不锈钢阴极探究电化学法对养牛废水中氮、磷的回收效果。通过正交试验确定了氮磷回收的最优条件:p H值为8,电压为7 V,极板间距为2 cm。通过表征分析确定了回收产物中含有Mg·NH4PO4、Mg2PN3、Mg（OH）2,其中Mg·NH4PO4的最高回收纯度可达82.95%,最大回收量为2.45 mg·L-1。（2）电化学-过滤净化养牛废水系统的构建:通过电化学法同步去除养牛废水中的PO43--P和NH4+-N,确定其最佳去除条件:双阳极材料分别为铝电极和型稳性阳极（Dimension Stable Anode,DSA）,铝电极和阴极之间的间距为3 cm,DSA与阴极之间的间距为2 cm,p H值为7,电压为9 V,Na Cl含量为0.2 mol·L-1;通过过滤法同步去除养牛废水中的PO43--P和NH4+-N,确定其最优条件:p H为3,水力停留时间（Hydraulic Retention Time,HRT）为40 min,滤料种类为微鼻滤料,滤层厚度（Filter Layer Thickness,FLT）为6 cm。在此基础上,构建了双阳极单阴极电化学-过滤系统。（3）电化学-过滤净化养牛废水系统的优化:将构建的系统用于同步去除养牛废水中PO43--P和NH4+-N,综合能耗和阳极损耗确定电化学-过滤系统同步去除PO43--P和NH4+-N的最优条件:p H值为7,HRT为50 min,电压为5 V,PO43--P和NH4+-N的去除率为92.86%和80.78%。同时系统对污染物去除的机理主要包括次氯酸对NH4+-N的氧化、羟基自由基对废水中有机物的氧化以及铝离子形成的絮凝体吸附去除废水中PO43--P。微鼻滤料表面涂有的纳米零价铁（Nano-Zero Valent Iron,n-ZVI）在污染物去除过程中起到了很大的作用。此外,电化学-过滤系统对实际养牛废水中PO43--P和NH4+-N的去除率分别为97.76%和95.45%,证明了电化学-过滤系统在处理实际养牛废水中的可行性。
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