三维电极法对猪场废水生化系统尾水的处理研究

发布时间：2020-07-23 01:08

【摘要】：猪场废水生化系统的尾水是经过厌氧、好氧处理过的废水,不达标排放会带来水环境污染,进而影响人们的生活,威胁人类的健康。目前,我国要求出水水质不达标的污水处理厂进行提标改造。大多养猪场污水处理系统,出水水质达不到国家相关排放标准,而且传统法处理此类废水有着占地面积大、二次污染严重、成本高的缺点,本研究运用改良三维电极法处理此类废水,达到了高效、处理成本低、条件温和的目的,而且水质达到地方相关标准。本研究以江西省南昌县某猪场一体化污水处理设备的生化尾水为对象。首先搭建三维电极实验装置,探究最佳的电极板组合、电解质、填料电极,之后运用单因素实验法和响应面实验法相结合,来探究出电压、极板间距、电解质浓度三因素对电解效率的影响,并探究出最佳电解参数。接着从三维电极体系的电流密度和法拉第电解效率,来分析该装置的能耗问题,最后运用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对填料进行表征并进一步探究电解机理。探究出了最佳电极板组合为C(+)、C(-);最佳电解质为NaCl;负载Mn氧化物的填料电极最高效。由单因素实验得到:电压在8.00-12.00V、电解质浓度在0.15-0.25mol/L、极板间距在4.00-8.00cm、初始pH值为5.0时三维电极体系有着较高的电解效率,所建立的响应面模型Y_1(COD去除率)的R~2为0.9827,模型Y_2(氨氮去除率)的R~2为0.9812。各个因素对COD_(cr)去除的影响顺序为电压电解质浓度极板间距,对氨氮去除率的影响顺序为电解质浓度电压极板间距,最佳反应参数:电压10.50V、极板间距为6.25cm、电解质浓度为0.20mol/L、初始pH值为5.0。在最佳参数条件下电解原水,最终出水COD浓度为144.00mg/L,去除率达到70.40%;出水氨氮浓度为38.20mg/L去除率达到74.50%,优于《鄱阳湖生态经济区水污染物排放标准》(DB36/852-2015)中高效集约发展区的排放标准。在最佳电解条件下,得到三维电极系统的电流密度为112.94A/m~2、法拉第电流效率为443.90%,这表明了该装置效率高,且电解过程中所损失的电流比较少。运用X射线衍射法检测到,在烧结温度为200℃时,活性炭表面负载了α-MnO_2(PDF#21-0547);β-MnO_2(PDF#32-0637);Mn_3O_4(PDF#33-0887)。结合表征实验从直接氧化、间接氧化两方面完整地分析了三维电极降解猪场污水系统生化尾水的反应机理。本研究是针对猪场污水系统生化尾水而设计出来的一套高效、低耗三维电极设备,对于污水处理厂的提标改造具有良好的应用价值。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X713
【图文】：

实验设备,水质指标,尾水,生化

其水质如表 2.1。表 2.1 实验水质指标Table 2.1 Quality indicators of experimental water项目 CODcr氨氮 pH（无（mg/L） 350.0~500.0 100.0~200.0 6验原水取自江西省某养殖场一体化反应器生化尾水，此类废水是理系统生化尾水，在经过了前期的生化处理后剩余在污水中的污难被生物降解。经过检测得到原水水质如表 2.2。表 2.2 实际废水水质指标Table 2.2 Actual wastewater quality indicators目 CODcr氨氮 pH（（mg/L） 200.0~400.0 100.0~200.0 验装置

活性炭,废水

第 2 章材料与方法套实验装置是自行设计、组合出来的。电极板为石墨板，填料电极 Mn 的活性炭，曝气机起到三维电极体系增氧以及搅拌废水的功能整个体系的废水不断循环保证体系内的废水均匀。电解槽长 13.0cm、高 17.0cm 材质为亚克力塑料玻璃板，石墨电极板长 15.5cm、宽 8进水为人工操作即量取 1.0L 的废水注入反应器，经过一定时间的流泵出口采集废水进行检测，底部的隔板将填料与曝气头隔开保证活性炭的改性实验所用活性炭实验采用的活性炭为无锡市亚泰联合化工有限公司生产的一种细其形态如图 2.2。

残差分布,回归模型,真实值,自变量

第 4 章三维电极最佳工艺参数的选择自变量参数的可靠性是高于二次项和一次交叉项的。方胀因子 VIF 值也均小于 10，这意味着各个自变量之间不，这将不会影响所得到的回归模型的正确性，也反映出所的。件的分析，将各个因素值代入到上公式得到模拟值，而其误差，其模拟值与真实值残差的正态概率分布图如图 4.

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