塔式双极电絮凝在黑臭水体净化中的应用研究

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电絮凝技术适用于复杂水质水体的处理,处理效果好,且环境适用性强,因而一直受到许多研究者的关注,其中对电絮凝电极连接模式的探讨是这个技术的热点之一。黑臭水体是一个复杂的污染体系,因而电絮凝法是一种较好的选择。本研究使用双极电絮凝对对黑臭水体进行处理,设计了一种塔式双极电絮凝反应器,以达到去除水体中的浊度,S2-和PO43-,并使水体富氧的目的,实验结果如下:(1)通过小型双极电絮凝反应器处理效果可知,双极电絮凝对水体中的浊浊度,S2-和PO43-有很好的去除效果,当电压为40 V,牺牲电极长度为7 cm时,铁牺牲电极实验组对浊度,S2-和PO43-的去除率分别为66.3%,100%和100%,而铝牺牲电极能完全去除这三种污染物。但由于电絮凝技术对可溶性有机质去除效果差,因而本实验中COD去除率较低仅为29.71%,剩余COD浓度为194.01 mg/L。另外,由于双级模式存在旁路电流,这导致了不必要的能量损耗。(2)塔式电絮凝反应器铁和铝两种材质的牺牲电极均能完全去除S2-和PO43-,同时在底部MMO阳极的产氧作用下对水体起到了很好的富氧作用,使得水体溶解氧分别上升到了4.14 mg/L和6.40 mg/L。另外通过装置处理后水体的微生物群落结构发生了一定的改变。通过电絮凝处理后Gammaproteobacteria以及Clostridia两种菌群的占比的占比明显下降,分别从30.76%和30.28%下降到16.61%和12.96%。另外在硫化物氧化过程中起重要作用的Campylobacteria菌群数量明显增加,从13.14%上升到33.34%。这些变化反映了水体环境的改善。(3)实验对铝和铁电极的双极电絮凝效果进行了对比,因为铁的絮凝效果受到水体氧化还原电位的影响,需要通过消耗水中溶解氧反应生成三价铁来产生较好的絮凝效果,因而在厌氧水体环境中使用铁牺牲电极的实验组絮凝效果以及溶解氧浓度的提升度不如铝牺牲电极,最高只能达到4.14 mg/L。另外铁电絮凝会形成难以沉淀的铁絮体,因而铁电絮凝浊度去除率较低,最高只能达到88.1%。结果表明本文所搭建的塔式双极电絮凝反应器有着很好的电絮凝和电气浮效果,同时还具有对水体的富氧效果。本研究为电絮凝技术的发展以及黑臭水体治理的研究提供了一定的参考。
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