隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，家畜家禽屠宰業(yè)也蓬勃發(fā)展起來(lái)。但是屠宰廢水一般都含有大量的油脂、血污、內(nèi)臟雜質(zhì)等有機(jī)物，COD較高，如果直接排放必然會(huì)引起水環(huán)境的破壞。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于屠宰廢水的處理經(jīng)常采用微生物處理的方法。但是由于屠宰廢水水量和水質(zhì)不穩(wěn)定，隨著屠宰數(shù)量和時(shí)間波動(dòng)劇烈，同時(shí)COD較高，需要較長(zhǎng)的工藝路線才能使其穩(wěn)定和無(wú)害化，因此屠宰廢水微生物處理工藝基建投資較大，運(yùn)行維護(hù)難度大。近年來(lái)，高級(jí)氧化技術(shù)預(yù)處理有機(jī)廢水的研究一直是關(guān)注的焦點(diǎn)，其中過(guò)硫酸鹽活化技術(shù)通過(guò)過(guò)渡金屬離子、紫外光、熱等輔助條件可以產(chǎn)生氧化性很高的硫酸根自由基（·SO4-）。與羥基自由基（·OH）相比，·SO4-在中性條件下氧化性更高，多數(shù)有機(jī)污染物都能夠被其完全氧化降解。但是該技術(shù)也存在加藥量大，過(guò)硫酸鹽消耗快，活化條件苛刻等缺點(diǎn)，同時(shí)這些問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致其工藝運(yùn)行費(fèi)用較高。而電解輔助的方法可以將Fe3+過(guò)濾金屬離子還原為Fe2+，達(dá)到持續(xù)維持體相中過(guò)渡金屬離子催化劑濃度的目的，從而可以降低Fe2+投加量，降低過(guò)硫酸根無(wú)效分解速度，維持有機(jī)污染物降解反應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定高效進(jìn)行。因此電化學(xué)輔助Fe2+活化過(guò)硫酸鹽具有一定的優(yōu)勢(shì)。  

本研究采用電解輔助Fe2+活化過(guò)硫酸鈉法預(yù)處理屠宰廢水，得到了較好的處理效果，為過(guò)硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)的推廣和工藝開發(fā)提供了新的方法和思路。  

1實(shí)驗(yàn)部分  

1.1實(shí)驗(yàn)材料  

屠宰廢水取自遼寧省某禽類屠宰廠，原水含有大量油脂，呈深紅色，COD為（3288±100）mg/L，pH為5.0±0.5。實(shí)驗(yàn)所用Na2SO4、Na2S2O8、FeSO4、H2SO4、NaOH等試劑均為分析純。采用COD571型COD分析儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司）進(jìn)行COD的測(cè)試，采用pHS-3型酸度計(jì)（上海雷磁儀器廠）進(jìn)行pH的測(cè)試，電源為APS3003D直流穩(wěn)壓電源（深圳安泰信電子有限公司）。  

1.2實(shí)驗(yàn)方法  

取250mL屠宰廢水，放入電解槽中進(jìn)行氧化降解實(shí)驗(yàn)，電解條件為：反應(yīng)溫度為室溫，石墨板電極，電極間距2cm。調(diào)節(jié)原水pH、電解電流密度、Fe2+初始濃度、Na2S2O8投加濃度等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，間隔30min取樣測(cè)試廢水COD變化，計(jì)算COD去除率，并確定最佳參數(shù)。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)采用Origin8SR0（v8.0724）軟件進(jìn)行處理及擬合計(jì)算。  

2結(jié)果與討論  

2.1電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水有效性驗(yàn)證  

實(shí)驗(yàn)首先驗(yàn)證了電解輔助Fe2+活化Na2S2O8的效果，結(jié)果如圖1所示。  

當(dāng)反應(yīng)條件為［FeSO4］0=300mg/L，［Na2S2O8］0=200mg/L，電流密度=25.0mA/cm2，反應(yīng)初始pH=2時(shí)，單獨(dú)電解（采用Na2SO4作為支持電解質(zhì)，［Na2SO4］0=200mg/L）經(jīng)過(guò)240min的反應(yīng)，廢水COD去除率達(dá)到72.4%。而Fe2+活化Na2S2O8的處理效果更好，經(jīng)過(guò)120min反應(yīng)，廢水COD去除率就達(dá)到了77.0%，但是隨著時(shí)間繼續(xù)增加，其COD去除率增加緩慢上升，240min后其COD去除率僅增加至77.3%。相比較前兩種工藝，電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝具有更好的反應(yīng)效果，反應(yīng)180min后其COD去除率可達(dá)97.8%�？梢�，電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝對(duì)于屠宰廢水的預(yù)處理具有較好的效果。  

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可以看出，F(xiàn)e2+活化Na2S2O8工藝降解高效的時(shí)間較短，反應(yīng)120min以后，其氧化效果十分有限，這主要是由于反應(yīng)體相中氧化劑Fe2+的消耗速度很快，F(xiàn)e3+活化Na2S2O8能力有限，最終導(dǎo)致Na2S2O8部分無(wú)效分解，因此隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，有機(jī)污染物的降解效率受到了抑制。而電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝則可以通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)使Fe3+部分還原為Fe2+，可以維持溶液體相中一定的Fe2+濃度，因此使反應(yīng)高效時(shí)間延長(zhǎng)，有機(jī)污染物降解效果有所提高。  

2.2電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水的反應(yīng)條件確定  

實(shí)驗(yàn)采用正交實(shí)驗(yàn)法來(lái)對(duì)電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水的反應(yīng)條件進(jìn)行研究，反應(yīng)時(shí)間為60min，確定FeSO4初始濃度、Na2S2O8初始濃度、電流密度和初始pH對(duì)廢水COD的影響，采取4個(gè)水平，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

由極差R計(jì)算結(jié)果可知，影響屠宰廢水COD下降的因素主次順序?yàn)镕eSO4初始濃度、Na2S2O8初始濃度、pH和電流密度。根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步確定電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水的最佳反應(yīng)參數(shù)條件為：電流密度25.0mA/cm2，F(xiàn)eSO4初始質(zhì)量濃度300mg/L，Na2S2O8初始質(zhì)量濃度200mg/L，pH=2.0。  

2.3電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究  

在電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水過(guò)程中，產(chǎn)生的·SO4-和水相中的有機(jī)物分子作用，奪取其電子，使之得以氧化分解。根據(jù)反應(yīng)速率理論，該氧化降解的動(dòng)力學(xué)過(guò)程可用式（1）表示。  

式中：COD——廢水COD，mg/L；  

c′——溶液中·SO4-的濃度，mg/L；  

k′——反應(yīng)速率常數(shù)，min-1；  

m、n——反應(yīng)級(jí)數(shù)；  

t——反應(yīng)時(shí)間，min。  

由于生成的·SO4-壽命很短，可以瞬間奪取電子發(fā)生反應(yīng)，因此c′可近似可作常數(shù)，則動(dòng)力學(xué)方程又可表示為式（2）：  

經(jīng)過(guò)積分計(jì)算可得式（3）、式（4）：  

ln（COD0/CODt）=kt（3）  

ln（COD0/CODt）=0.014t（4）  

式中：COD0——降解反應(yīng)前廢水COD，mg/L  

CODt——反應(yīng)t時(shí)刻廢水的COD，mg/L。  

對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合計(jì)算，結(jié)果如圖2所示。  

其反應(yīng)過(guò)程可以用一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來(lái)描述，即符合式（4）的形式，其R2=0.9842，選取8個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合計(jì)算，上述表觀速率的計(jì)算誤差<0.0006，P<1.0×10-8，擬合直線差異極顯著，模型線性符合。  

3結(jié)論  

（1）電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水具有較好的效果，在［FeSO4］0=300mg/L，［Na2S2O8］0=200mg/L，電流密度25.0mA/cm2，反應(yīng)初始pH=2的條件下，經(jīng)過(guò)180min的反應(yīng)，其COD去除率可達(dá)97.8%，而相同條件下，電解氧化僅為67.1%，F(xiàn)e2+活化Na2S2O8工藝僅為77.1%。  

（2）通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水影響因素主次順序依次為FeSO4初始濃度、Na2S2O8初始濃度、pH和電流密度。  

（3）表觀動(dòng)力學(xué)研究表明，電解輔助Fe2+活化Na2S2O8工藝處理屠宰廢水COD降解符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，反應(yīng)條件下，其速率常數(shù)k為0.014min-1。

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