本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種消減養(yǎng)豬場糞污的低電壓方法。

背景技術(shù)：

畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展使重金屬成為重要的污染源之一。在畜禽養(yǎng)殖的過程中，重金屬因?yàn)槟艽龠M(jìn)動(dòng)物生長和防治疾病，廣泛作為飼料添加劑添加到飼料中。大部分情況下，重金屬的過度添加量普遍高于動(dòng)物的需求量，所以會(huì)有大量的重金屬隨著排泄物排出體外。重金屬尤其是銅、鋅、砷等離子超標(biāo)后，進(jìn)入環(huán)境后，無論在大氣、水體或土壤環(huán)境中，都會(huì)對(duì)環(huán)境中的生物產(chǎn)生累積和毒副作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種消減養(yǎng)豬場糞污的低電壓方法，具體技術(shù)方案如下：

一種消減養(yǎng)豬場糞污的低電壓方法，在常溫下，將養(yǎng)豬場糞污倒入電解池中，用naoh和hcl調(diào)節(jié)電解池中糞污的ph為3～7；然后插入電解電極，電解電壓強(qiáng)度設(shè)定為1.4～2.5v，電解15～120min。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電解電極選擇石墨-不銹鋼電極。

低電壓處理方法的優(yōu)點(diǎn)：低電壓電解法具有去除效率高、無二次污染、所沉積的重金屬可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。此外包括重金屬和貴金屬，大約30多種廢水溶液中的金屬離子可進(jìn)行電沉積。電解法具有廣闊的應(yīng)用前景，開展這方面的研究工作具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

低電壓處理方法的實(shí)驗(yàn)原理

依據(jù)重金屬離子電極電位的差異(cu²⁺/cu)＝0.3417v，在負(fù)極表面可被還原為金屬cu，cu²⁺+2e＝cu↓

對(duì)于cr³⁺，水溶液中溶解的o2首先被還原為oh^-，o2+2h^-+2e-2oh^-

其后h2o發(fā)生電離2h2o+2e-h2↑+2oh^-

當(dāng)oh-濃度達(dá)到一定程度時(shí)，與cr³⁺形成cr(oh)3，以固體堿的形式沉積到反應(yīng)器的底部或陰極附近c(diǎn)r³⁺+2oh^--cr(oh)3↓

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用低電壓電解法處理養(yǎng)豬場糞污中重金屬，電極材料選擇石墨-不銹鋼電極、電壓設(shè)置為1.8v，ph值在6-7時(shí)，電解60min，對(duì)養(yǎng)豬場糞污處理效果顯著。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述電壓強(qiáng)度對(duì)cu²⁺、cr³⁺的去除影響；

圖2為本發(fā)明所述ph值對(duì)cu²⁺、cr³⁺的去除影響；

圖3為本發(fā)明所述溶液濃度對(duì)cu²⁺、cr³⁺的去除影響；

圖4為本發(fā)明所述電解時(shí)間對(duì)cu²⁺、cr³⁺的去除影響。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明所用廢水來自于養(yǎng)豬場糞污，為了實(shí)驗(yàn)效果明顯，提高廢水中cu²⁺和cr^3的初始濃度，具體方法為向其中加入一定量的重金屬鹽(cuso4.5h2o和cr(no3)3.9h2o)。選用不同的電極材料來做對(duì)比，分別選擇電壓強(qiáng)度、ph值、溶液濃度、電解時(shí)間等參數(shù)，電解處理后過濾，采用原子吸收分光光度計(jì)測定cu²⁺和cr³⁺的含量，從而計(jì)算重金屬去除率，確定低電壓電解過程中的最佳工藝條件。

1)、極板材料的選取實(shí)驗(yàn)

電極材料的選擇直接影響電解時(shí)間和電能消耗及重金屬的去除效果。本發(fā)明可選擇不銹鋼-不銹鋼或石墨-不銹鋼或活性炭-不銹鋼，常溫下，取2l的養(yǎng)豬場糞污于電解池中，用(cuso4.5h2o和cr(no3)3.9h2o)調(diào)節(jié)cu²⁺和cr³⁺的初始濃度為10mg/l，用naoh和hcl調(diào)節(jié)ph為6，電解2h，離心，過濾，用原子吸收分光光度計(jì)測定cu²⁺和cr³⁺的濃度，計(jì)算去除率，結(jié)果如表1所示：

表1不同電極材料處理效果

由表1可知，石墨不銹鋼電極對(duì)cu²⁺和cr²⁺的去除效果最佳，cu²⁺的去除率高達(dá)88％以上，cr²⁺的去除效果超過90％。

2)、電壓強(qiáng)度調(diào)整實(shí)驗(yàn)

在常溫下，取2l的養(yǎng)豬場糞污于電解池中，用(cuso4.5h2o和cr(no3)3.9h2o)調(diào)節(jié)cu²⁺和cr³⁺的初始濃度為10mg/l，電極材料設(shè)定為石墨-不銹鋼，電壓強(qiáng)度設(shè)定為1.4或1.5或1.8或2.0或2.5v，用naoh和hcl調(diào)節(jié)ph為6，電解2h，離心，過濾，用原子吸收分光光度計(jì)測定溶液中cu²⁺和cr³⁺的濃度，計(jì)算去除率，結(jié)果如圖1所示。

由圖1知電壓強(qiáng)度為1.8v時(shí)，cu²⁺和cr³⁺的去除效果最佳，隨著電壓的增強(qiáng)，去除效果又逐漸降低。在2.5v時(shí)陰極上有大量的氣泡，表明發(fā)生了水解反應(yīng)，電壓低于1.4v時(shí)，cu²⁺和cr³⁺的去除率極低，因此，電壓應(yīng)該設(shè)置為1.8v。

3)、ph值調(diào)整實(shí)驗(yàn)

在常溫下，取2l的養(yǎng)豬場糞污于電解池中，用(cuso4.5h2o和cr(no3)3.9h2o)調(diào)節(jié)cu²⁺和cr³⁺的初始濃度為10mg/l，電極材料設(shè)定為石墨-不銹鋼，電壓強(qiáng)度設(shè)定為1.8v，用naoh和hcl調(diào)節(jié)ph為3或4或5或6或7，電解2h后，離心，過濾，用原子吸收分光光度計(jì)測定溶液中cu²⁺和cr³⁺的濃度，計(jì)算去除率，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出ph值對(duì)重金屬離子的去除有明顯的影響。在ph＜5時(shí)，cu²⁺去除效果不明顯；ph＞5時(shí)，cu²⁺去除率迅速增大，去除效果非常明顯。主要是由于cu²⁺離子主要以金屬單質(zhì)的形式析出，cu²⁺移動(dòng)到陰極表面的擴(kuò)散速度是cu²⁺去除的關(guān)鍵，隨著酸性增大h⁺移動(dòng)到陰極表面的個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于cu²⁺個(gè)數(shù)，陰極表面主要以氫析出反應(yīng)為主，造成cu²⁺的去除率下降。對(duì)于cr³⁺而言，ph為6時(shí)cr³⁺的去除率達(dá)80％以上。主要由于cr³⁺基本是和oh^-發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化物沉積下來，隨著電解液酸性增大，溶液中的oh減少，重金屬離子形成氫氧化物的可能性降低，從而降低了去除效果。因此，ph值在67時(shí)最為合適。

4)、溶液溶度

在常溫下，取2l的養(yǎng)豬場糞污于電解池中，用(cuso4.5h2o和cr(no3)3.9h2o)調(diào)節(jié)cu²⁺和cr³⁺的初始濃度為10或40或70或100mg/l，電極材料設(shè)定為石墨-不銹鋼，電壓強(qiáng)度設(shè)定為1.8v，ph設(shè)定為6，電解2h后，離心，過濾，用原子吸收分光光度計(jì)測定溶液中cu²⁺和cr³⁺的濃度，計(jì)算去除率，結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出電解溶液初始濃度對(duì)重金屬離子的去除有一定的影響。隨著廢水中cu²⁺和cr³⁺初始濃度的增加，其電解去除率總體上呈下降趨勢，在濃度為10mg/l時(shí)，cu²⁺和cr³⁺的去除率均高達(dá)90％以上；而在濃度為100mg/l時(shí)，cu²⁺的去除率僅為34.1％，cr³⁺的去除率下降到68.6％。對(duì)于cu²⁺，主要是由于隨著濃度的增大，移動(dòng)到陰極表面的擴(kuò)散素的逐漸加快，然而電極反應(yīng)進(jìn)行的速度一定，陰極表面的電極反應(yīng)速度決定電解反應(yīng)，因此隨著濃度增大，去除率下降。對(duì)于cr³⁺，其與oh^-結(jié)合生成不溶性氫氧化物多少由電解中生成的oh濃度決定，而微電解反應(yīng)器生成oh的濃度一定，故cr³⁺的去除率隨其濃度增大而降低。

5)、電解時(shí)間

在常溫下，取2l的養(yǎng)豬場糞污于電解池中，用(cuso4.5h2o和cr(no3)3.9h2o)調(diào)節(jié)cu²⁺和cr³⁺的初始濃度為40mg/l，電極材料設(shè)定為石墨-不銹鋼，電壓強(qiáng)度設(shè)定為1.8v，ph設(shè)定為6，電解時(shí)間設(shè)定為15或30或60或90或120min，離心，過濾，用原子吸收分光光度計(jì)測定溶液中cu²⁺和cr³⁺的濃度，計(jì)算去除率，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著電解時(shí)間的增加，溶液中的cu²⁺、cr³⁺的去除率增大，電解反應(yīng)剛開始時(shí)，cu²⁺、cr³⁺的去除率迅速增大，在60min時(shí)最為適宜，隨著時(shí)間的延長，重金屬離子的去除速率變慢；在120min后，去除率幾乎不發(fā)生變化，曲線趨于平緩。

綜上所述，本發(fā)明采用低電壓電解法處理養(yǎng)豬場糞污中重金屬，電極材料選擇石墨-不銹鋼電極、電壓設(shè)置為1.8v，ph值在6-7時(shí)，電解60min，處理效果顯著。重金屬的去除率會(huì)隨著溶液濃度的增加而逐漸降低。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。