基于电絮凝法的化工含磷废水深度除磷策略分析

黄银燕，钟录萍，袁李娜

（浣江水务股份有限公司，浙江 诸暨 311800）

摘  要：针对化工园区含磷废水组分复杂及传统电絮凝极板钝化严重的工程痛点，提出一种耦合计算流体力学（Computa-tionalFluidDynamics，CFD)模拟与磁化颗粒电极的深度除磷策略。通过构建气液固多相流湍流模型，解析反应器流场死区特征；引入磁场环境，建立洛伦兹力修正下的微观离子传质模型，揭示磁化颗粒电极的抗钝化与增效机制。基于Iangmuir-Frem-dich-VOK动力学修正模型，指导反应器流态优化与定量曝气策略。实验表明，流场重构有效降低了短流率，磁场与曝气协同作用显著提升了非均质吸附速率常数，化工废水总磷稳定降至0.5mg/L以下，为高盐难降解废水处理提供了理论依据。

关键词：电絮凝；磁化颗粒阳极；CFD数值模拟；深度除磷

0 引言

化工含磷废水深度除磷要求针对高盐、含难降解有机膦的复杂工业废水，将总磷（Total Phosphorus，TP）浓度降至0.5mg/L以下。此类废水来源广泛，传统化学沉淀法药剂消耗大、污泥产量高，生物法稳定性较差。电絮凝技术原位产絮，但在实际工程中面临浓差极化导致的传质受限及极板钝化难题，限制了其在深度处理领域的效能。

现有研究多聚焦单一电极材料改性，缺乏从流体力学与电化学合视角对微观环境的系统优化。平板电极反应器内部流场分布不均，存在水力死区，且电极表面扩散层厚度限制了铁离子溶出。本研究提出“流场诊断-磁场增效-动力学重构”策略，利用CFD诊断流场缺陷，引人磁化颗粒阳极（Magnetized ParticleIronAnode，MPIA）构建三维电极体系，通过洛伦兹力强化微观传质，结合变级吸附动力学模型指导结构重构，旨在突破传质瓶颈与钝化限制。

1 基于多物理场耦合的磁化电絮凝除磷机理与动力学建模

1.1 气液固多相流场数值模拟与反应器死区特征解析

化工废水处理涉及气液固三相流动，流场特性决定污染物迁移路径。传统反应器结构设计不当产生水力死区，导致短流。为量化流场影响，基于Euler-Eul-er方法构建气液固多相流k-。湍流模型，考虑气泡浮力诱导的湍流扩散及相间动量交换。数值模拟发现，平板电极间隙及底部拐角处存在低流速区域，传质依赖分子扩散，速率远低于对流传质。从反应器流场优化前后速度矢量分布与死区识别示意图（图1）看出，优化前流场存在明显涡流，重构后速度分布均匀，有效削减传质阻力。

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