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1、题目：曝气量及电解质加入量对电解题目：曝气量及电解质加入量对电解 除磷系统的影响除磷系统的影响01 设计（论文）进展状况近几年来，我国的水体富营养化日趋严重，而水体中的总磷浓度是水体富营养化的一个重要因素。减少废水中总磷含量的排放对水体富营养化的防治具有重要意义。电解法由于占地少、操作简单、污水处理能力高等优点，使其渐渐地引起人们的注意。然而，在电解除磷过程中曝气量的大小是影响其效率的一个重要因素。因此，针对含磷废水的处理，本课题着重研究电解除磷过程中曝气量、电解质加入量对电解除磷效率的影响。目前已完成曝气量对除磷效率的影响实验。实验中，电解槽中溶液总体积为 1000 ml。采用大小为 88c
2、m 的铝片分别为阴阳极，固定极板间距为 10cm，调节溶液初始 pH 为 7，向溶液中加入 6 g NaCl(电解质)。电解时，恒定电解电流为 0.5A。电解开始后，用气泵向初始总磷值为 12 mg/L 的溶液中鼓入空气，控制气流量分别为 0 L/min 、0.7 L/min 、1.2 L/min 、1.7 L/min 、2.2 L/min、2.7 L/min 、3.2 L/min 进行实验， ，测定溶液总磷含量的变化。实验数据见表 1。 （1）不加曝气时，溶液总磷随电解时间的变化见表 1。表1 不加曝气时，总磷随电解时间变化 电解时间（min）05101520253035溶液中的总磷（mg/
3、L）11.96.64.02.41.40.80.50.2从表 1 中的数据可以看出：当初始总磷值为 11.9 mg/L 时，随着时间的不断增加，电解槽中溶液的总磷值逐渐减小。当电解时间达到在 35 min 时，溶液总磷值减小至 0.2 mg/L。此时，溶液总磷符合城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）一级标准中的 a 标准（P0.5） 。 （2）在曝气量为 0.7 L/min 时，溶液总磷随电解时间的变化见表 2。表2 在曝气量为0.7 L/min时，总磷随电解时间变化电解时间（min）05101520253035溶液中的总磷（mg/L）11.84.61.81.10.0从表
4、2 中的数据可以看出：当初始总磷值为 11.8mg/L 时，随着时间的不断增加，电解槽中溶液的总磷值逐渐减小。当电解时间约为 20 min 时，溶液总磷值达到 0.0 mg/L。此时，溶液总磷符合国家排放一级标准中的 a 标准（P0.5） 。（3）在曝气量为 1.2 L/min 时，溶液总磷随电解时间的变化见表 3。1表3 在曝气量为1.2 L/min时，总磷随电解时间变化 电解时间（min）02468101214溶液中的总磷（mg/L）12.74.72.71.50.80.1从表 3 中的数据可以看出：当初始总磷值为 12.7 mg/L 时，随着时间的不断增加，电解槽中溶液的总磷值逐渐减小。电
5、解时间约为 10 min 时，溶液总磷值达到 0.1 mg/L。此时，溶液总磷符合城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级标准中的 a 标准（P0.5） 。（4）在曝气量为1.7 L/min时，溶液总磷随电解时间的变化见表4。表4 在曝气量为1.7 L/min时，总磷随电解时间变化 电解时间（min）02468101214溶液中的总磷（mg/L）12.96.53.92.11.70.60.30.1从表 4 中的数据可以看出：当初始总磷值为 12.9 mg/L 时，随着时间的不断增加，电解槽中溶液的总磷值逐渐减小。电解时间约为 14 min 时，溶液总磷值达到 0.1 mg/L
6、。此时，溶液总磷符合城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级标准中的 a 标准（P0.5） 。（5）在曝气量为2.2 L/min时，溶液总磷随电解时间的变化见表5。表5 在曝气量为2.2 L/min时，总磷随电解时间变化 电解时间（min）02468101214溶液中的总磷（mg/L）12.57.03.61.61.20.70.40.1从表 5 中的数据可以看出：当初始总磷值为 12.5 mg/L 时，随着时间的不断增加，电解槽中溶液的总磷值逐渐减小。电解时间约为 14 min 时，溶液总磷值达到 0.1 mg/L。此时，溶液总磷符合城镇污水处理厂污染物排放标准（GB1891
7、8-2002）一级标准中的 a 标准（P0.5） 。（6）在曝气量为2.7 L/min时，溶液总磷随电解时间的变化见表6。表6 在曝气量为2.7 L/min时，总磷随电解时间变化电解时间（min）02468101214溶液中的总磷（mg/L）12.26.33.62.01.50.80.30.1从表 6 中的数据可以看出：当初始总磷值为 12.2 mg/L 时，随着时间的不断增加，电解槽中溶液的总磷值逐渐减小。电解时间约为 14 min 时，溶液总磷2值达到 0.1 mg/L。此时，溶液总磷符合城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级标准中的 a 标准（P0.5） 。（7）在曝
8、气量为3.2 L/min时，溶液总磷随电解时间的变化见表7。表7 在曝气量为3.2 L/min时，随时间的不同的总磷值变化电解时间（min）02468101214溶液中的总磷（mg/L）12.76.83.52.21.00.2从表 7 中的数据可以看出：当初始总磷值为 12.7 mg/L 时，随着时间的不断增加，电解槽中溶液的总磷值逐渐减小。电解时间约为 10 min 时，溶液总磷值达到 0.2 mg/L。此时，溶液总磷符合城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级标准中的 a 标准（P0.5） 。以时间为横坐标，磷含量为纵坐标将表 17 的数据整理并作图，得到在不同曝气量下，
9、溶液总磷情况对比（见图 1） 。051015202530354002468101214含磷量(mg/L)时间 (min)未曝气曝气量0.7 L/min曝气量1.2 L/min 曝气量1.7 L/min 曝气量2.2 L/min曝气量2.7 L/min 曝气量 3.2 L/min图 1 曝气量对除磷效率的影响 从图中数据可以看出：不加曝气时，电解 35 分钟后，溶液总磷值降为0.2mg/L。加入曝气后，电解时间大大缩短。当曝气量为 0.7 L/min 时，只需20min，溶液总磷值就降为 0 mg/L 。继续增加曝气量至 1.2 L/min 时，只需 10 min，溶液总磷值就降为 0.1 mg
10、/L，随着曝气量的增加，溶液总磷值就降到 0.5以下，随着曝气量的增加，溶液总磷值降到 0.5（符合城镇污水处理厂污染物3排放标准 （GB18918-2002）一级标准中的 a 标准以下）需要的时间均在 10 分钟左右。此项研究结果表明：增加曝气与未曝气的情况相比，磷去除率有了显著提高。这主要有 2 个原因：一是曝气条件下，阳极溶出的 Al3+很快与 PO4 3-形成沉淀物 AlPO4。二是曝气使反应体系处于强烈湍流状态，导致离子间的碰撞几率增大，有利于提高除磷速度，减少反应时间。因此，曝气量宜控制在 1.21.7 L/min 之间，具体可根据实际废水处理时的曝气效率和运行成本进行适当调整。2
11、 存在的问题及解决措施（1） 初次接触实验时，实验所用的电解质为 3g 的 NaCl，但在实验中发现，溶液的导电性很差，为此，对实验进行了改进，即，增加电解质的量（6g左右） ；（2） 初次接触实验时，实验所用的溶液为总磷浓度在 5 mg/L 左右的KH2PO4 溶液，但在实验过程中发现除磷时间非常短，不利于研究其除磷效率，为此，对实验进行了改进。即，增加溶液总磷浓度（12mg/L 左右） ；（3） 在实验过程中发现，搅拌的速率对除磷效率有一定影响，但经多次实验的研究发现搅拌速率对除磷的效率影响不大；3 后期还将进行以下工作：（1）研究曝气量对溶液电导率及电压的影响；具体方案为：在前面的实验条
12、件下，分别向溶液中通入 0 L/min 0.7 L/min 1.2 L/min 1.7 L/min 2.2 L/min 2.7 L/min 3.2 L/min 不同的曝气量，电解开始后，记录溶液电导率及电压的变化情况，此套方案预计第 9-10 周内完成；（2）研究 NaCl 加入量对电解过程的影响；具体方案为：在前面的实验条件下，将曝气量设为 1.5 L/min ，改变氯化钠的加入量（加入 6 g，9 g，12 g） 。电解开始后，记录溶液总磷变化及电导率的变化。（3）研究交换电极对除磷效率影响的研究；具体实验方案为：在前面的实验条件下，将曝气量设为 1.5 L/min ，电解开始后，每隔 2 分钟交换一次阴阳极，记录溶液总磷变化。（4）整理实验结果，撰写毕业论文，参加毕业答辩。4指导教师签字：年 月 日
