屠宰廢水處理方法
隨著我國經濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，家畜家禽屠宰業(yè)也蓬勃發(fā)展起來。但是屠宰廢水一般都含有大量的油脂、血污、內臟雜質等有機物，COD較高，如果直接排放必然會引起水環(huán)境的破壞。目前國內對于屠宰廢水的處理經常采用微生物處理的方法。但是由于屠宰廢水水量和水質不穩(wěn)定，隨著屠宰數量和時間波動劇烈，同時COD較高，需要較長的工藝路線才能使其穩(wěn)定和無害化，因此屠宰廢水微生物處理工藝基建投資較大，運行維護難度大。近年來，高級氧化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離子、紫外光、熱等輔助條件可以產生氧化性很高的硫酸根自由基（·SO4-）。與羥基自由基（·OH）相比，·SO4-在中性條件下氧化性更高，多數有機污染物都能夠被其完全氧化降解。但是該技術也存在加藥量大，過硫酸鹽消耗快，活化條件苛刻等缺點，同時這些問題也會導致其工藝運行費用較高。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(xù)維持體相中過渡金屬離子催化劑濃度的目的，從而可以降低Fe2+投加量，降低過硫酸根無效分解速度，維持有機污染物降解反應持續(xù)穩(wěn)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(yōu)勢。
本研究采用電解輔助Fe2+活化過硫酸鈉法預處理屠宰廢水，得到了較好的處理效果，為過硫酸鹽高級氧化技術的推廣和工藝開發(fā)提供了新的方法和思路。
1實驗部分
1.1實驗材料
屠宰廢水取自遼寧省某禽類屠宰廠，原水含有大量油脂，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等試劑均為分析純。采用COD571型COD分析儀（上海精密科學儀器有限公司）進行COD的測試，采用pHS-3型酸度計（上海雷磁儀器廠）進行pH的測試，電源為APS3003D直流穩(wěn)壓電源（深圳安泰信電子有限公司）。
1.2實驗方法
取250mL屠宰廢水，放入電解槽中進行氧化降解實驗，電解條件為：反應溫度為室溫，石墨板電極，電極間距2cm。調節(jié)原水pH、電解電流密度、Fe2+初始濃度、Na2S2O8投加濃度等實驗參數，間隔30min取樣測試廢水COD變化，計算COD去除率，并確定最佳參數。反應動力學數據采用Origin8SR0（v8.0724）軟件進行處理及擬合計算。
2結果與討論
2.1電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水有效性驗證
實驗首先驗證了電解輔助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(xù)增加，其COD去除率增加緩慢上升，240min后其COD去除率僅增加至77.3%。相比較前兩種工藝，電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝具有更好的反應效果，反應180min后其COD去除率可達97.8%？梢，電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝對于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+活化Na2S2O8工藝降解高效的時間較短，反應120min以后，其氧化效果十分有限，這主要是由于反應體相中氧化劑Fe2+的消耗速度很快，Fe3+活化Na2S2O8能力有限，最終導致Na2S2O8部分無效分解，因此隨著反應時間的增加，有機污染物的降解效率受到了抑制。而電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝則可以通過電化學反應使Fe3+部分還原為Fe2+，可以維持溶液體相中一定的Fe2+濃度，因此使反應高效時間延長，有機污染物降解效果有所提高。
2.2電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠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Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水的反應條件進行研究，反應時間為60min，確定FeSO4初始濃度、Na2S2O8初始濃度、電流密度和初始pH對廢水COD的影響，采取4個水平，正交實驗結果見表1。
由極差R計算結果可知，影響屠宰廢水COD下降的因素主次順序為FeSO4初始濃度、Na2S2O8初始濃度、pH和電流密度。根據正交實驗結果初步確定電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水的最佳反應參數條件為：電流密度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Na2S2O8工藝處理屠宰廢水的反應動力學研究
在電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水過程中，產生的·SO4-和水相中的有機物分子作用，奪取其電子，使之得以氧化分解。根據反應速率理論，該氧化降解的動力學過程可用式（1）表示。
式中：COD——廢水COD，mg/L；
c′——溶液中·SO4-的濃度，mg/L；
k′——反應速率常數，min-1；
m、n——反應級數；
t——反應時間，min。
由于生成的·SO4-壽命很短，可以瞬間奪取電子發(fā)生反應，因此c′可近似可作常數，則動力學方程又可表示為式（2）：
經過積分計算可得式（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。
其反應過程可以用一級反應動力學來描述，即符合式（4）的形式，其R2=0.9842，選取8個數據點進行擬合計算，上述表觀速率的計算誤差<0.0006，P<1.0×10-8，擬合直線差異極顯著，模型線性符合。
3結論
（1）電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水具有較好的效果，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，電解氧化僅為67.1%，Fe2+活化Na2S2O8工藝僅為77.1%。
（2）通過正交實驗確定電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水影響因素主次順序依次為FeSO4初始濃度、Na2S2O8初始濃度、pH和電流密度。
（3）表觀動力學研究表明，電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水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。
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