电化学法对养殖废水中污染物去除研究

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自1988年农业部提出建设“菜篮子工程”以来,我国的畜禽养殖业迅猛发展起来。重金属、抗生素和激素等畜禽饲料添加剂违规使用的现象在我国畜禽养殖业中比较普遍。这些物质大部分不能被动物体所吸收以原形或者中间代谢产物的形式通过粪尿排出体外,对环境和人类健康造成很大威胁。重金属中的Cu、Zn和属于四环素类(TCs)中的土霉素(OTC)、四环素(TC)、金霉素(CTC)以及属于激素的喹乙醇是我国养殖业中比较常见的饲料添加剂和药物。现阶段我国处理畜禽养殖废物的主要工艺是“固液分离-厌氧-好氧”的生物处理工艺,处理的重点是针对养殖废水“高CODcr、高氨氮、高总磷”的三高特征,出水指标中很少考虑到废水中潜在危害较大的重金属、抗生素和激素。目前,在养殖废水能够检出较高水平的重金属、抗生素和激素残留。在养殖场周围的水体和污水还田的土地中也有较高的污染水平。电化学法技术处理作为一种新兴的有机废水处理技术,集电氧化和电还原作用于一体,能够有效去除有机物和重金属。本研究以重金属中Cu、Zn和土霉素、四环素(TC)、金霉素、喹乙醇为目标污染物,采用电化学法对其进行去除,通过模拟试验,探索电化学法一体化去除养殖废水中抗生素、激素和重金属Cu、Zn的适宜处理条件,为养殖废水中抗生素、激素和重金属Cu、Zn的处理工程实际应用提供科学依据。试验结论如下;(1)电化学法能有效的去除养殖废水中的抗生素和激素。电化学法去除抗生素和激素单因素试验的适宜条件为:电解电压5V、电解时间16min、pH值8、曝气时间1.5h。电化学法法去除养殖废水中抗生素、激素动力学研究表明喹乙醇、土霉素、四环素、金霉素去除符合一级反应动力学。对电极钝化现象研究表明通过定期更改电极极性能够有效去除电极钝化现象的影响。通过外加不同的浓度的柠檬酸、乙酸和十二烷基磺酸钠(SDS)三种常见的共存物质研究其对养殖废水中抗生素和激素去除的影响。试验结果表明:低浓度的柠檬酸能够提高抗生素和激素的去除效果,柠檬酸浓度为0.02mol/L时,去除率达到最大,喹乙醇、四环素、土霉素最大去除率分别为68.4%、55.3%和58.0%;乙酸对抗生素和激素去除的影响与柠檬酸类似,加入0.175mol/L的乙酸时,喹乙醇、土霉素、四环素、金霉素去除率最高,分别为70.8%、68.1%、59.7%和73.5%;SDS会抑制四环素的去除,但是对喹乙醇的去除有促进作用。(2)电化学法能够一定程度上去除养殖废水中的重金属。分别通过电解电压、电解时间、初始pH值、初始废水浓度的单因子试验得出的较优电解电压为15V,电解时间为45min,初始废水浓度为CODcr3000mg/L,初始pH值为8。不同浓度的柠檬酸、乙酸、SDS对重金属Cu、Zn的去除效果均有一定的抑制作用。其中,柠檬酸对Cu、Zn去除的抑制作用较强,添加了柠檬酸的组各比空白组去除率大幅下降;乙酸对Cu去除率影响不明显,但是对Zn的去除产生较强抑制作用;SDS对Cu的去除有一定的抑制,对Zn的去除有较强抑制作用。(3)电化学法同步去除抗生素、激素和重金属的较优试验条件为电解电压15V、电解时间45min、曝气时间1.5h、初始废水浓CODcr3000mg/L,初始pH值为8。电解过程中废水不断酸化,通过反应过程中不断调节pH值来提高处理效果,喹乙醇、土霉素、四环素、金霉素去除率分别为98.7%、97.7%、96.2%、96.8%;CODcr、Cu、Zn的去除率达到了72.1%、53.6%、56.8%,增长了9.9%、19.1%、21.2%。连续处理适宜的水力停留时间(HRT)为90min,喹乙醇、土霉素、四环素、金霉素、Cu、Zn、CODcr去除率分别为83%、88%、83%、87%、51%、57%、32%,去除效果较好。
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