混凝-MAP-电化学高级氧化联合工艺处理养猪废水研究

发布时间：2020-10-31 01:44

　　 养殖业产生的废水含有大量污染物,若不经过处理直接排放,会对环境和生态造成很大的危害,尤其在养殖废水中发现抗生素类新兴污染物,更需要引起人们的关注。随着养殖业的不断规模化以及抗生素污染的日益严重,仍需不断探究新的工艺与技术。该论文选用物化处理工艺探究对养殖废水污染物的去除效果,降低有机物浓度的同时提高出水水质和抗生素去除率,为今后工艺改进或与生化工艺配合处理提供参考,对加快我国养殖废水治理,解决水体中抗生素污染等问题具有重要的意义。本文采用混凝+磷酸铵镁沉淀法(MAP法)+电化学高级氧化联合工艺探究养猪废水污染物去除情况,通过单因素实验考察混凝法、MAP法、电化学氧化对养猪废水COD、NH3-N、TP、色度、浊度的去除效果和影响,确定最佳反应条件。通过测定各处理单元出水水质指标以及抗生素浓度,分析其去除效果,探讨该工艺的经济可行性。实验结果表明:(1)本实验选用聚合氯化铝(PAC)、聚硅酸铝铁(PSAF)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝铁(PAFC)和壳聚糖五种混凝剂进行养猪废水处理研究。其中,PAC、PSAF、PFS对COD、TP、浊度去除效果好,三者对COD去除率分别为62.2%、61.0%、69.3%,对TP去除率分别为88.4%、91.1%、94.7%,对浊度去除率均在95%以上。正交试验结果表明,PFS对养殖废水COD、TP、浊度去除率均高于其他混凝剂,受p H影响较小,PFS且较为经济。在配比浓度为30g/L,投加量为450mg/L,原水p H为7.09情况下,PFS对废水COD、TP、NH3-N、浊度去除率分别达到65.1%、94.7%、13.9%和95.0%。(2)MAP法能够有效去除废水中的氨氮,回收磷元素,而电化学氧化进一步去除MAP法后养猪废水的色度、浊度、恶臭、易降解或难降解有机物等污染物。因此采用MAP法+电化学氧化处理养猪废水。通过单因素实验研究,MAP法在(Mg):n(N):n(P)=1.2:1:1,p H=9,搅拌强度200r/min,反应时间15min,静沉30min条件下,养殖废水出水氨氮浓度为44.2mg/L,TP浓度为5.95mg/L,氨氮去除率为96.7%。(3)电化学采用Ti/Ru O2-Ir O2-Sn O2为阳极,不锈钢为阴极,在p H为9.0,极板间距为15mm,Cl-浓度为4000mg/L,电流密度为42.9m A/cm2,电解2h条件下,对养猪废水中COD、TP去除率分别达到48.1%、64.8%,出水COD、TP浓度分别为927.2mg/L、2.9mg/L,NH3-N和色度几乎完全去除。而MAP法+电化学氧化处理,COD去除率比单独电化学处理提高14%,MAP法降低浊度和氨氮,既减小悬浮物对电极表面的影响,也降低了氨氮与COD的竞争关系,同时提高电流效率,降低了能耗。(4)采用液质联用色谱检测发现原水中存在恩诺沙星、金霉素和土霉素抗生素,浓度分别为2.88×104ng/L、0.264×103ng/L和1.086×105ng/L。混凝对恩诺沙星、金霉素、土霉素抗生素的去除率分别为33.3%、92.5%、72.6%,MAP法对恩诺沙星、土霉素、金霉素抗生素的去除率分别为12.6%、68.3%、100%,而电化学氧化对恩诺沙星和土霉素抗生素总去除率达100%。为了验证电化学对恩诺沙星和土霉素抗生素的降解效果,模拟养猪废水中投加0.1mg/L土霉素、0.3mg/L恩诺沙星,以最佳条件电解反应5min,结果表明土霉素和恩诺沙星迅速去除。(5)实验通过混凝-MAP法-电化学氧化处理养猪废水,对COD、TP、NH3-N、色度和浊度的总去除率分别为84.0%、96.7%、99.6%、95.7%和97.6%。而对恩诺沙星、金霉素、土霉素抗生素的总去除率分别为99.9%、100%、100%。综合分析混凝+MAP法+电化学氧化处理养猪废水成本费用为4.43元/t,提高电化学COD去除率是下一步研究的重点,对该工艺仍需要不断的改进与优化。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X713
【部分图文】：

实验技术路线

2.2.3 电化学氧化阶段（1）实验装置实验反应器采用 500mL 烧杯做电解槽，采用吉利泰金属材料有限公司的钛基涂层电 极 （ DSA ） 即 Ti/RuO2-IrO2-SnO2作 为 阳 极 ， 不 锈 钢 板 作 为 阴 极 ， 尺 寸 为60mm×80mm×2.0mm，电极使用过程中实际有效面积约为 42cm2。将极板与 LW-3030KD直流稳压电源连接，实验装置如图 2.1，进行实验之前，极板浸入 MAP 法处理后的养猪废水中使其多次吸附饱和，消除吸附对实验的影响。为防止实验过程溶液静置导致极板钝化加快，采用磁力搅拌机在一定转速下（400r/min），使液体均匀混合，所有实验均在常温下进行。（2）实验方法取 300mlMAP 法处理后的养猪废水，分别加入若干电解烧杯中，NaCl 调节溶液氯离子浓度，H2SO4或 NaOH 调节 pH 值，Na2SO4调节溶液电导率，考察不同极板间距、pH 值、氯离子浓度、电流密度、稀释倍数等条件下对废水的处理效果。图 2.1 MAP 实验装置

兰州交通大学工程硕士学位论文NaOH 和 H2SO4调节 pH，通过磁力搅拌机在 200r/min 速度下按规定时间充分反应，待反应结束后，静置 30min，如图 2.1，取上清液用 0.45μm 滤膜过滤测定氨氮、总磷浓度。Na2HPO4·12H2O MgCl2·6H2O调节 pH
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本文编号：2863287