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铁碳微电解处理猪场沼液的试验研究

汤景鹏  
【摘要】:近年来,随着农业产业结构的调整,我国规模化养猪场的数量逐年增加,规模化不断发展的同时,也给生态环境尤其是水环境带来极大压力,养殖场排放的大量的粪水与废水己成为许多城市及农村的重大污染源。以往所建造的猪场废水处理工程中,大多是采用回收能源为主兼顾环保的沼气工程,生猪规模化饲养产生大量沼气废液,沼液属于高氮低碳的难降解有机废水,若不合理处置,将污染周围环境水体,土壤,产生严重的环境问题。 本文以猪场沼液为对象,利用铁碳微电解技术处理猪场沼液,旨在验证铁碳微电解处理沼液的可行性,通过预试验,力图验证铁碳微电解去除COD、氨氮、磷的能力,再通过单因素试验、正交试验的试验方法,为铁碳微电解技术应用于猪场沼液处理效果、最佳运行参数提供参照。结合铁碳微电解技术的基本原理,根据其有效降解有机物、处理成本低廉、以废治废、高效低耗、运行简单等特点,利用铁碳微电解技术处理猪场沼液,并对铁碳微电解原理进行试验验证。通过研究取得如下成果: (1)对成都市周边的某规模化养猪场沼液的水质进行分析,COD、BOD、氨氮、磷等均超过国家的标准要求,COD:N:P约为30:20:1,不适宜直接进行好氧工艺,结合铁碳微电解技术特点及原理,利用铁碳微电解技术处理猪场沼液是可行的。 (2)通过试验验证铁粉、活性炭粉对磷、氨氮具有较好的吸附作用:活性炭粉对氨氮、磷吸附符合Freundlich方程,铁粉对氨氮、磷吸附符合Langmuir方程,相比Freundlich方程更符合吸附行为;准二级动力学模型适用铁粉及活性炭粉对氨氮、磷吸附行为;铁碳微电解法具有去除氨氮、磷的能力,实验室中,去除率约为30%及15%、;铁碳微电解法可降解COD,但对于无电解质的有机废水,去除率较差。 (3)通过单因素试验,研究各种因素对铁碳微电解技术去除效果的影响,主要研究进气方式与搅拌、温度、反应时间、铁屑粒径、pH值、铁碳质量对铁碳微电解的去除效果影响,各种因素对COD、磷、氨氮具有不同的影响效果。 (4)通过正交试验,研究在不同温度下,即分别在T=(20±1)℃,T=(30±1)℃,T=(40±1)℃条件下,考察pH值、反应时间、Fe/C质量比对铁碳微电解处理效能的综合影响。对正交试验所得数据采用极差分析法,得到当T=(20±1)℃时,铁碳质量比为1:1,pH值为3,反应时间为120min的去除效果最合理,对COD的去除率为42.48%,氨氮的去除率为34.01%,磷的去除率为97.23%。 (5)工程实践意义:污水水力停留时间应该控制在2小时以内,防止铁碳填料失效;采取适中曝气量,可减少板结的形成;污水pH在进微电解池前调解至3比较合理;铁碳填料质量比应控制为1:1,反应一段时间后,需要补充铁填料至质量比为1:1;铁填料应尽量选择比较小颗粒,可有效提高铁碳微电解效果;铁碳微电解工艺运行时,夏季可适当缩短水力停留时间,冬季低温时,增加水力停留时间,并增大曝气量,更利于铁碳微电解反应。


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