屠宰廢水處理工藝

屠宰廢水一般都含有大（dà）量的（de）油脂、血汙、內（nèi）髒雜（zá）質等有機物（wù），COD較高，如果（guǒ）直（zhí）接排放必然會引起水環境的破壞。目前國內對於屠宰廢水的處理經常采用微生物（wù）處理的方法。但（dàn）是由於屠宰廢水水量和水（shuǐ）質（zhì）不穩定（dìng），隨（suí）著屠宰（zǎi）數量和時間波（bō）動劇烈，同（tóng）時COD較高，需要較長的工藝路線才能使其穩定和無害化，因（yīn）此屠宰（zǎi）廢水微生物處理工藝基建（jiàn）投資較大，運行維護難度大。近年來，高級氧化（huà）技術預處理有機廢水的研究一直是關注的焦點，其中過硫酸鹽活化技術通過過渡金屬（shǔ）離子、紫外光、熱等輔（fǔ）助（zhù）條件可（kě）以（yǐ）產生氧化性很高的硫（liú）酸根自由基（·SO4-）。與羥基自由基（·OH）相比，·SO4-在中性條件下氧化性更高，多數（shù）有機汙染物都能夠被（bèi）其完全（quán）氧化降解（jiě）。但（dàn）是該技術也存在加藥量大，過硫酸鹽消耗快（kuài），活化（huà）條件苛（kē）刻等（děng）缺點，同時這些問題也會導致其工藝（yì）運行費用較高。而電解輔助的方法可以將Fe3+過濾金屬離子還原為Fe2+，達到持續維持體相中過渡金（jīn）屬離子催化劑濃度的目的，從而可以（yǐ）降低Fe2+投加量，降低過硫酸根無效（xiào）分解速度（dù），維持有機（jī）汙染物降（jiàng）解反應持續穩定高效進行。因此電化學輔助Fe2+活化過硫酸鹽具有一定的優勢。
  1、實驗部分
  1.1實驗材料
  屠宰（zǎi）廢水取（qǔ）自某禽類屠宰廠，原水含有大（dà）量油脂，呈深紅色，COD為（3288±100）mg/L，pH為5.0±0.5。實驗所用Na2SO4、Na2S2O8、FeSO4、H2SO4、NaOH等試（shì）劑均為分（fèn）析純。采用COD571型COD分析儀（上海精（jīng）密科學儀器（qì）有限（xiàn）公司）進行COD的測試（shì），采（cǎi）用pHS-3型酸度計進行pH的（de）測試，電源為（wéi）APS3003D直流穩壓（yā）電源。
  1.2實驗方法
  取250mL屠宰廢水，放（fàng）入電解槽中（zhōng）進行氧（yǎng）化降解實驗，電（diàn）解條件（jiàn）為：反（fǎn）應溫度為室溫，石墨板電極，電極間距2cm。調節原（yuán）水pH、電解電流密度、Fe2+初始濃度（dù）、Na2S2O8投加（jiā）濃度等實驗參數，間隔30min取樣測試廢水COD變化，計算COD去除率，並確定最佳參數（shù）。反應動力學（xué）數據采用Origin8SR0（v8.0724）軟件進（jìn）行處理及擬合計算。
  2、結果與討論
  2.1電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工（gōng）藝處理屠宰廢水有效性驗證
  實驗首先驗證（zhèng）了電（diàn）解輔助Fe2+活化Na2S2O8的效果，結果如圖1所示：



  當反應條件為［FeSO4］0=300mg/L，［Na2S2O8］0=200mg/L，電流密（mì）度=25.0mA/cm2，反應初始pH=2時，單獨電解（采用Na2SO4作為支持電解質，［Na2SO4］0=200mg/L）經過240min的反應，廢水COD去除率達（dá）到72.4%。而Fe2+活化Na2S2O8的處理效果更好，經過120min反應，廢水COD去除率就達到了77.0%，但是隨著時間繼續增加，其COD去除率增加緩慢上升，240min後其COD去除率（lǜ）僅增加（jiā）至（zhì）77.3%。相比較（jiào）前兩種工藝，電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工（gōng）藝具有更好的（de）反應效果，反應180min後其COD去除率（lǜ）可達97.8%。可見，電解輔助Fe2+活化（huà）Na2S2O8工（gōng）藝對於屠宰廢水的預處理具有較好的效果。
  從實驗結果還可以看出，Fe2+活（huó）化Na2S2O8工（gōng）藝降解高效的時間較短，反應120min以後，其氧化效果十分有限，這主要是由於反應體相中氧化劑Fe2+的消耗速度很快（kuài），Fe3+活化Na2S2O8能（néng）力（lì）有限（xiàn），最終導致Na2S2O8部分無（wú）效分解，因此（cǐ）隨著反應時（shí）間的（de）增（zēng）加，有機汙（wū）染物（wù）的降解效率受到了抑製。而電解輔助Fe2+活化（huà）Na2S2O8工藝則可以通（tōng）過電化學反應使Fe3+部分還（hái）原為Fe2+，可以維持溶液體（tǐ）相中一定的Fe2+濃度，因此使反應高（gāo）效時間延長，有機汙染物降（jiàng）解效果有所提高。
  2.2電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工（gōng）藝處理屠（tú）宰廢水的反應條件確定
  實驗采用正交實驗法來對電解輔助（zhù）Fe2+活（huó）化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水的反應條件進（jìn）行研（yán）究，反應時間為60min，確定FeSO4初始濃度、Na2S2O8初始濃度、電（diàn）流密度和初始PH對廢水COD的影響，采取4個（gè）水平，正交實驗結果見表1：



  由極差R計算（suàn）結果可知，影響屠宰廢水COD下降的因素（sù）主次順序為FeSO4初始濃（nóng）度、Na2S2O8初始濃度、PH和電流密度（dù）。根據正交實驗結果初（chū）步確定電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水的最佳反應參數條件（jiàn）為：電流（liú）密度25.0mA/cm2，FeSO4初始質量濃度300mg/L，Na2S2O8初始質量濃度200mg/L，PH=2.0。
  2.3電解輔助Fe2+活化（huà）Na2S2O8工藝處理屠（tú）宰廢水的反應動（dòng）力學（xué）研究
  在電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水過程中（zhōng），產生的（de）·SO4-和水相中的有機物分子作用，奪取其電子，使之得以氧（yǎng）化分解。根據反應速率（lǜ）理論，該（gāi）氧化降解的動（dòng）力學過程可用式（1）表示。



  式中：COD——廢水COD，mg/L。
  c′——溶液中·SO4-的濃（nóng）度，mg/L。
  k′——反應（yīng）速率常數，min-1。
  m、n——反（fǎn）應級數。
  t——反應時間，min。
  由於生成的·SO4-壽（shòu）命很短，可以瞬間奪取電（diàn）子發生反應，因此c′可近似可作常數，則動力學方程又（yòu）可（kě）表示為式（2）：



  經過積（jī）分計算可得式（3）、式（4）：
  ln（COD0/CODt）=kt（3）。
  ln（COD0/CODt）=0.014t（4）。
  式中：COD0——降解反應前廢水COD，mg/L。
  CODt——反應t時刻廢水的COD，mg/L。
  對實驗結果進行擬合計算，結果如圖2所示：



  其反應過程可以用（yòng）一級反應動力學（xué）來描述（shù），即（jí）符合式（4）的形式，其R2=0.9842，選取8個數據（jù）點進行擬合計算，上述表觀速（sù）率的（de）計算誤差<0.0006，P<1.0×10-8，擬合（hé）直線差異極顯著，模型線性符合。
  3、結論
  （1）電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰（zǎi）廢（fèi）水具有較好的效果，在［FeSO4］0=300mg/L，［Na2S2O8］0=200mg/L，電流密度25.0mA/cm2，反應初始pH=2的條件下，經過180min的反應，其COD去除率可達97.8%，而相同條件下，電解氧（yǎng）化僅為（wéi）67.1%，Fe2+活化Na2S2O8工藝（yì）僅（jǐn）為77.1%。
  （2）通過正交實驗確定電解（jiě）輔助Fe2+活化（huà）Na2S2O8工藝處理（lǐ）屠宰廢水影響因素主次（cì）順序依（yī）次為FeSO4初始濃度、Na2S2O8初始濃度（dù）、PH和電流密度。
  （3）表觀動力（lì）學（xué）研究表明，電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工（gōng）藝處理屠宰廢水COD降解符合一級反應動力學，反應條件下，其速率常數k為0.014min-1。