CN107500397A - 一种猪场废水杀菌消毒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理猪场废水的类Fenton催化消毒剂：通过浸渍‑沉淀法将铁和铜负载在活性炭上，制备集污染物吸附与催化消毒功能于一体的催化消毒剂。本发明的催化消毒剂能高效、快速、彻底杀灭水中的大肠杆菌等细菌和各种病原微生物，也能彻底杀灭对一般消毒剂有抗性的病毒微生物，而且该杀菌消毒剂不含氯，不会产生有机氯化物等致癌物，对环境非常友好。

Description

一种猪场废水杀菌消毒方法
技术领域
本发明属于废水处理技术，具体涉及猪场废水的消毒处理，更具体做法涉及猪场废水消毒剂及其消毒方法。
背景技术
养猪业是我国畜牧业中的主要产业，也是大多数农村地区的经济支柱产业。我国养猪业已达到年出栏肉猪6.67亿头的规模，年产值在1万亿元以上，养猪业产值占畜牧业产值约48%，占农业总产值约17%，是产值最大的单项农产品。
规模化养猪集中产生大量猪场废弃物，包括粪便、尿、污水、臭气等。猪场污水属极高有机质含量废水，含有大量病原微生物和超高含量的氮、磷，如不经处理直接排入环境中，将严重污染水源，导致河流、海洋富营养化，进入土壤也将造成大量矿物质和营养素的富集，破坏土壤植被生存。猪场粪便中含有大量病原微生物和超高含量的氮、磷，虽然是生产肥料的好原料，但不能直接作为肥料，必须加强管理。同时猪场恶臭在空气中散发，造成空气质量恶化和对大气环境的污染。要实现养猪业与环境保护的同步发展，必须对生产过程中产生的废弃物、废水进行综合利用和有效处理，开发再生物质能源，回收有机肥资源，将治理污染、净化环境、回收能源、综合利用、改善生态环境有机地结合起来，走环境友好型的生态畜牧业产业化可持续发展的道路。因此，加强畜禽养殖业废水治理与回用，是集约化健康养殖的重要内容，对于促进污染物减排，改善农村人居环境，保障饮用水源安全，推动畜禽养殖业健康发展具有重要意义。
猪场废水是一种典型的高氮、高磷和高COD废水，具有固液混杂、有机质高、碳氮比失调等特点。针对上述特点，目前，国内外对于养猪废水，主要采用多种物理化学技术单元相组合或者物化和生化技术单元相组合的方法。主要研究的技术单元包括：生物处理技术、强化絮凝技术、杀菌消毒技术等。其中，当前国内外养猪废水的杀菌消毒方法主要有氯化消毒法(液氯、次氯酸钠、漂白粉、二氧化氯等)、紫外线消毒法和臭氧消毒法。这些杀菌消毒方法都有各自明显的局限性：紫外线等物理方法没有后续的杀毒作用、处理成本高；臭氧基建投资高、耗电量大、运行费用较高，而且易产生严重的腐蚀；液氯消毒对某些病毒、芽孢无效、易产生臭味，其消毒效果易受水质、水温、接触时间、pH值的影响，而且随着时间的推移，水中病毒对液氯消毒产生较大的抗性，另外液氯的投加设备结构复杂, 易被腐蚀, 危险性较大；次氯酸钠消毒电耗、盐耗相对较大，运行费用高，而且其消毒能力弱，处理过程中易带来废渣；漂白粉消毒在操作过程中产生强烈的刺激性气体，不利于操作人员的健康，消毒液浓度不便于控制，且反应后残渣堆积于污水池内易造成下水道的堵塞；二氧化氯消毒成本较高, 所产生的ClO2 -、ClO3 -对健康有害，安全性有待进一步研究；另外，几乎所有的氯化消毒剂均可与水中的腐殖质等多种有机物作用，产生众多致癌、致畸、致突变的卤代烃类有机物。因此，需要开发一种更有效地，成本低，对环境友好的的消毒技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明人采用类 Fenton 产生的羟自由基（•OH）高效、彻底杀灭水中的大肠杆菌等细菌和各种病原微生物，羟自由基（•OH）反应后不会产生二次污染，有利于中水回用。
其中，如何确保类Fenton在中性条件下发挥杀菌消毒作用是非常关键的。本发明人通过活性炭净化、铁铜负载和中高温焙烧制得负载型催化剂，利用该催化剂处理养猪废水，研究H2O2 与催化剂的不同投加比例在不同pH值和搅拌速度的条件下对养猪废水中粪大肠菌群、蛔虫卵的杀毒灭菌效果，
本发明首先利用通过浸渍-沉淀法将铁和铜负载在活性炭上，得到负载型催化剂，负载催化剂中多种价态的介电金属氧化在孔径内部形成微电解环境，如此提高了过氧化氢的利用效率，且其合适的pH范围扩大到5~9之间。
对此本发明首先提供猪场废水的类Fenton催化消毒剂，通过浸渍-沉淀法将铁和铜负载在活性炭上，制备集污染物吸附与催化消毒功能于一体的催化消毒剂。
进而，本发明提供上述消毒剂的制备方法：称取硫酸亚铁、三氯化铁和硫酸铜溶于水中，加入活性炭，搅拌加热，滴加氢氧化钠溶液。随后将混合液陈化，然后冷却后洗涤沉淀后，再进行焙烧，得到负载型催化剂。
优选地，按质量比，硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铜用量配比为：1-2:1-2:0.3-0.5，铁铜混合料（硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铜三种物质）与水用量比为0.5-2:1，混合料溶液和活性炭的用量配为：10-15:1。
其中搅拌时间20-40min；是在快速搅拌下滴加氢氧化钠溶液；
陈化是将混合液于100℃水浴中陈化4h；
所述焙烧是置于300℃下焙烧1-3 h，进一步优选为2h。
更进一步地，本发明提供利用所述消毒剂处理猪场废水的方法，其特征在于，将养猪废水，调节pH值至5.0-9. 0，优选6.0-7.0范围之内，加入负载催化剂，加入H2O2，充分搅拌后静置。
优选地，每吨养猪废水加入负载催化剂的量为0.2-0.5kg，优选为0.3-0.4kg；加入30%H2O2 的量为1.0-1.5L，优选为120-130mL。
因而，本发明人开发出了能在接近中性条件下20分钟内对大肠细菌的杀灭率达到99％以上的类Fenton杀菌消毒剂及其消毒方法。利用该催化剂上负载的铁、铜氧化物在中性pH值条件下促使H2O2形成羟自由基（·OH），标准电极电位达到2.80V，远高于其他消毒剂如O3(2.07V)、H2O2(1.77V)、KMnO4(1.52V)、ClO2(1.50V)、Cl2(1.36V)的氧化电极电位，能高效、快速、彻底杀灭水中的大肠杆菌等细菌和各种病原微生物，也能彻底杀灭对一般消毒剂有抗性的病毒微生物，而且该杀菌消毒剂不含氯，不会产生有机氯化物等致癌物，对环境非常友好。
具体实施方式
实施例一
按质量比为1.5:1.5:0.4准确称取硫酸亚铁、三氯化铁和硫酸铜并按混合料：水=0.8:1（质量比）加入水中充分混合，再按混合料溶液：活性炭=13:1（质量比）加入活性炭，置于搅拌机上搅拌30min。加热，在快速搅拌下滴加氢氧化钠溶液至pH值为10.0。将混合液于100℃水浴中陈化4h，然后冷却至室温，反复洗涤沉淀后，置于300℃下焙烧2 h，得到负载型催化剂。
应用实施例一
取1000ml汕尾宝山猪场有限公司养猪废水，调节pH值至7左右，加入实施例一制得的负载催化剂0.4g，加入30%H2O2 1.2mL，充分搅拌，静置10分钟后，检测粪大肠菌群、蛔虫卵。
利用负载催化剂与H2O2形成类Fenton试剂处理养猪废水，粪大肠菌群检测结果均小于500个/100mL，蛔虫卵小于2.0个/L。

Claims (9)

1.一种处理猪场废水的类Fenton催化消毒剂，其特征在于，通过浸渍-沉淀法将铁和铜负载在活性炭上，制备集污染物吸附与催化消毒功能于一体的催化消毒剂。
2.一种如权利要求1所述的催化消毒剂的制备方法，其特征在于，称取硫酸亚铁、三氯化铁和硫酸铜溶于水中，加入活性炭，搅拌加热，滴加氢氧化钠溶液；随后将混合液陈化，然后冷却后洗涤沉淀后，再进行焙烧，得到负载型催化剂。
3.根据权利要求所述的制备方法，其特征在于：其中硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铜用量配比为：1-2:1-2:0.3-0.5，铁铜混合料与水用量比为0.5-2:1，混合料溶液和活性炭的用量配为：10-15:1。
4.根据权利要求所述的制备方法，其特征在于：其中搅拌时间20-40min；是在快速搅拌下滴加氢氧化钠溶液至pH为10.0。
5.根据权利要求所述的制备方法，其特征在于：所述陈化是将混合液于100℃水浴中陈化4h。
6.根据权利要求1所述的催化消毒剂，其特征在于：所述焙烧是置于300℃下焙烧1-3h。
7.一种利用权利要求1所述消毒剂处理猪场废水的方法，其特征在于，将养猪废水，调节pH值至5.0-9. 0，加入所述的催化消毒剂，加入H2O2，充分搅拌后静置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：每吨养猪废水中加入催化消毒剂0.2-0.5kg：30%H2O21.0-1.5L。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：调节pH值至6.0-7.0。
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