电解脱氮除磷工艺在规模化养猪废水处理中的应用研究

摘要

在农村地区普遍鼓励扩大养殖生产的背景下，我国畜禽养殖业蓬勃发展，近年来养猪产业呈现产业化、规模化和区域化发展态势。由于规模化养猪场排放废水量大、污染物浓度高且在我国长期缺乏重视和管理，其已成为我国多数地区和流域的最主要污染源之一，每年造成严重的环境污染问题和大量的氮磷资源流失浪费。本文主要研究规模化养猪废水的电解脱氮除磷工艺，工艺克服了传统养猪废水处理技术中高浓度氮磷污染物处理效果不佳的技术瓶颈，和常规技术比较具有设备简单、维护方便、水力停留时间短、处理效果好等优势。 研究成果包括： 1. 电解脱磷过程最佳pH 值范围为5-9；最佳铁磷摩尔比为3：1；曝气条件能有效的提高电解脱磷效果，缓解电极钝化现象，降低电解过程压降从而减少能耗损失等优点，最佳曝气量为1.0L空气/(min?L 溶液)；铁板/铁板电极和铁板/石墨电极的电解除磷效果相近。 2. 电解脱氮过程pH 值范围适应性较广，在中性条件下更有利于氨氮的去除；在适当的电流密度条件下，初始氯离子和氨氮最佳浓度比为10：1；理论有效余氯与氨氮摩尔比为2：1时所对应的电流密度为最佳；在该过程内曝气条件不能发挥有效的吹脱作用。 3. 通过模拟废水实验证明了电解脱氮除磷整合工艺的可行性；实现了在反应过程中无需投加药剂，在同一电解槽中电解脱氮和除磷过程的间歇替换；阳极铁板没有发生阳极钝化现象，电导率和水温等运行参数变化平缓；目标污染物磷的去除率达98％，但工艺中溶液酸碱度极不平衡导致脱氮时间较短，脱氮效果不理想仅为18％；曝气条件对提高污泥沉降性有积极作用，但对于提高氮磷的去除效果十分有限。 4. 实际废水处理耗时136min，有机物的降解补充了水中的碱度，延长了电解脱氮过程的时间，氨氮和有机物去除率上升显著分别达到42.4％和83.7％；电化学氧化作用较电絮凝作用去除有机物效果更好，有机物的降解主要发生在脱氮阶段；实际废水中电解脱氮和脱磷阶段皆能除磷，脱磷所需时间大大缩短；当实际废水中有机物浓度增高时，氨氮去除率将提高； 曝气条件有利于有机物的去除，但对于氮磷去除效果不明显，在水中有机物去除能够满足要求情况下，不建议增加曝气条件。