污水除氮磷高压脉冲放电技术.docx

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污水除氮磷高压脉冲放电技术
在自然水体中都存在含量有限的养分物质如氮、磷等物质，这些物质含量的凹凸，打算了植物生长和环境掌握的主要因素。在一些正常的淡水中，氮、磷等物质的含量是比较有限的，随着我国产业化进展，湖泊和水库中的氮磷污染均有加重趋势，水体中藻类大量繁殖，且生存期长、掩盖面广、暴发次数多。20世纪80年月初太湖以中养分为主，80年月后期为中养分-中富养分，90年月中期大部分已为中富养分-富养分，目前中富养分化面积占75%左右，夏季富养分或重度富养分占全湖面积10%左右。水体富养分化指大量溶解性养分盐进入水体，导致异养微生物旺盛代谢活动，使得水体溶解氧含量急剧下降，水质消失恶化的现象。因此，加强对水体富养分化及污水脱氮除磷技术分析与应用，对缓解水体富养分化、促进水资源可利用性具有重要的现实意义。污水脱氮除磷的技术可分为物理法、化学法和生物法。化学处理法费用较高，产生的污泥量多而难于处理。物理处理法存在运行费用高，沉淀剂费用昂贵的问题。生物处理法流程简单，脱氮除磷效果不稳定，产生大量难处理的污泥、易造成二次污染。因此，探究其他方法对污水进行处理极为必要。高压脉冲放电技术是集各种高级氧化技术于一身的新型水处理技术。高压脉冲放电技术是在特定的反应器内，利用外加电场向水中或水面之上的空间注入能量，产生非平衡等离子体，引发一系列简单的物理、化学过程，达到机污染物最终矿化为CO2和H2O的目的。高压脉冲放电技术具有开发费用低，处理彻底，无二次污染等优点。1、试验部分1.1试剂与仪器ZnSO4（AR）、NaOH（AR）、HCl（98%）、酒石酸钾钠（AR）、K2S2O8（AR）、抗坏血酸（AR）、酒石酸锑氧钾（AR）、KH2PO4（AR）、钼酸铵（AR）。EPM-A高压电脉冲发生器；SHZ-D循环水式真空泵；UV-1800PC紫外可见分光光度计。1.2试验方法1.2.1高压脉冲处理方法采纳高压电脉冲装置，阳极、阴极均选用石墨棒。取原水100mL于烧杯中，利用两个石墨电极调整电极间距，开启高压电脉冲发生器，设置脉冲时间、脉冲频率以及脉冲电压等试验数据，处理肯定时间后，关闭脉冲发生器。取处理后水样10mL于50mL比色管中，加入相关试验试剂。1.2.2NH3-N的测定在水样中加入KI和HgI2的强碱溶液（纳氏试剂），与氨反应生成淡红棕色胶态化合物，此颜色在较宽的波长范围内具有剧烈汲取。通常于410~425nm波长范围内测吸光度，利用标准曲线法求出水样中NH3-N的含量。1.2.3正磷酸盐的测定用钼锑抗分光光度法测定磷。在肯定酸度和锑离子存在的状况下，磷酸根与钼酸铵形成锑磷钼混合杂多酸，它在常温下可快速被抗坏血酸还原为钼蓝，在700nm波长下测定。2、结果与争论本文主要以生活污水中的氮、磷为目标去除物，考察脉冲放电条件对污水中NH3-N、正磷酸盐去除率的影响，得出处理氮、磷的最优工艺条件，最终利用最优工艺条件处理实际污水。分别采纳纳氏试剂比色法和钼锑抗分光光度法来制作NH3-N和正磷酸盐的标准曲线。2.1峰值电压对NH3-N（正磷酸盐）去除率的影响设定脉冲参数（放电频率：30Hz；电极间距：2cm；放电时间5min），分别在5~30kV的峰值电压下对污水进行电解，测定脉冲后溶液的吸光度，并计算氨氮（正磷酸盐）的去除率，考察峰值电压对正磷酸盐去除率的影响，结果见图1。图1表明，NH3-N（正磷酸盐）去除率消失急剧增加后渐渐降低的趋势。当脉冲电压均为10kV时，NH3-N和正磷酸盐的最大去除率分别为39.05%和28.88%。随脉冲电压的上升，输入功率随之增大，在单位时间内产生的电荷数量就多，NH3-N（正磷酸盐）被氧化的机率增加能量随之提高，故NH3-N（正磷酸盐）去除率增大。但当连续上升电压时，则电晕放电向火花放电过渡，消失频繁击穿，能耗快速增大，能量利用率下降，反使NH3-N（正磷酸盐）去除率降低。因此，NH3-N（正磷酸盐）去除的最佳脉冲电压为10kV。2.2放电频率对NH3-N（正磷酸盐）去除率的影响设定脉冲参数（峰值电压：10kV；电极间距：2cm；放电时间5min），分别在10~110Hz的脉冲频率下对污水进行电解，测定电解后溶液的吸光度，并计算氨氮（正磷酸盐）去除率，考察脉冲频率对NH3-N（正磷酸盐）去除率的影响，结果见图2。由图2可知，NH3-N和正磷酸盐去除率消失先增加后降低的趋势。脉冲频率为70Hz时，NH3-N和正磷酸盐最大去除率分别为37.34%和28.48%；随脉冲频率的增大，越来越多的高能电子随之产生，进而产生更多的OH、O3、活性氧等强氧化剂，使NH3-N（正磷酸盐）的去除率不断提高。若频率过高，旋转火花开关受机械性能的限制，性能变坏，能耗增大。故脉冲频率受