超声波协同H2O2处理养殖场污水

为了有效地改善养猪场污水的质量，以H2O2为药剂，对污水进行了水浴加热和超声波辅助的对比实验，考察了超声波发生器输出端电流强度、处理时间、H2O2用量对污水的COD、氨气及颜色的影响，并进行正交实验优化。结果表明，超声波协同H2O2处理养殖污水是一种切实可行的方法，超声波协同H2O2处理污水的最佳工艺条件：电流0.7 A、处理时间2 min、H2O2用量3%，在此条件下降低COD量可达95%以上，氨氮的含量可降至14~15 mg/L，氨臭味大大得到了改善，并将原污水由黑色变为浅黄色。
养殖废水主要来源于畜禽粪便、养殖场排出的生产废水和工作人员的生活污水，含有大量的SS、COD、氨、磷等，其色度很高。据环保部门对大型养殖场粪尿的检测情况表明：COD超标50～60倍、BOD超标70～80倍、固体悬污物超标12～20倍。其中畜禽粪污水化学需氧量（COD）排放量达到1268.3万T，占全国COD总排放量的41.9％，并且氨臭味较强烈。这些污水若不加以有效地处理而直接排放掉，将使水体的颜色变得浑浊，流到河水中，会产生更多的污染物。并且其中含有的大量氨氮会使河水中的氮含量升高，造成水华现象。同时，还会散发出大量的有毒气体，造成严重的大气污染。
目前，常用的养殖场处理工艺主要分为预处理工艺（水力筛、隔油和气浮、格栅、羽水分离器）、二级处理工艺（厌氧流化床、生物接触氧化法、活性污泥法、厌氧反应器、SBR和CASS等）和深度处理工艺（微电解、曝气生物滤池和机械过滤器等）。在陕北地区，冬季时间较长，气候寒冷，对一些国外及国内成型的养殖污水工艺在实际工程运用中，存在与设计条件相冲突的问题（如温度）。
鉴于此，本文采用超声波协同H2O2对养殖场污水进行实验研究，主要侧重对猪场污水的脱色、氨氮的去除率、COD去除率等问题进行探讨，研究超声波发生器输出端电流强度、处理时间、H2O2用量等因素对污水的影响。主要目的是探讨超声波协同H2O2处理养殖污水工艺的可行性及优越性，并且获得最佳的实验工艺条件。以期实现养殖污水的全部循环使用，这对于环境保护将具有重要的现实意义，尤其对于陕北水资源较匮乏地区更为重要。
1 实验部分
1.1 主要材料和仪器
H2O2（分析纯），去离子水（自制），齐齐哈尔市某猪场冲水清除粪便污水，污水的主要来源是齐齐哈尔市建华区某猪场，污水的主要成分如下：氨氮201.3mg/L，COD3698.3mg/L，颜色黑色。
实验仪器：超声发生器，大气采样器，COD自动分析仪，氨气检测仪。
1.2 实验过程
1.2.1 水浴加热H2O2处理养殖污水处理实验在烧杯中进行。量取100mL污水，H2O2用量1％～3％（体积比）。置于恒温磁力搅拌器上，设定搅拌速度，磁力搅拌90mIN，进行污水的处理。
1.2.2 超声波协同H2O2处理
量取100mL污水，H2O2用量1％～3％（体积比）。在超声波作用下进行养殖污水的处理，超声波实验装置主要由超声发生器和超声变幅杆组成，频率为20.024kHZ，功率范围为0～250w，实验中超声场功率为108w。超声发生器输出端电流强度0.4～0.9A，辐射时间0～3mIN，进行污水的处理。
1.3 实验分析与检测
氨气采用氨气检测仪测定，COD采用COD自动分析仪测定，颜色采用感官评定法测定，过氧化物含量及残余过氧化物含量值用滴定法测定。
1.4 对比实验
进行了超声波协同与水浴加热H2O2处理养殖污水的对比实验，实验结果见表1、表2。对比表1、表2可见，在H2O2用量1％～3％范围内，超声波辐射3mIN比水浴加热90mIN污水中氨氮、COD含量更低，同时还可以看出，脱色效果更好些。具体参见更多相关技术文档。
此外，超声波辐射养殖污水中的残余过氧化物大约不到水浴处理的1/10，含量极少。由此可见，超声波协同H2O2处理养殖污水具有以下优点，①与水浴加热H2O2相比，超声波辐射处理污水的时间大大缩短，节省了能源和提高了工作效率。②超声波辐射养殖污水样中，残余过氧化物比水浴处理的要少得多，有利于养殖废水的处理和环境保护。③不需高温加热，操作简单安全易控制。