[發(fā)明專利]一種利用弱電勢(shì)強(qiáng)化降解畜禽養(yǎng)殖廢水中有機(jī)砷為五價(jià)砷的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310743308.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN103663884A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡真虎;石林;王海龍;袁守軍;王偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/14
• 分類號(hào): C02F9/14
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用弱電勢(shì)強(qiáng)化降解畜禽養(yǎng)殖廢水中有機(jī)砷為五價(jià)砷的方法，屬于有機(jī)砷廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法對(duì)有機(jī)砷具有很好的去除效果，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)砷向無機(jī)五價(jià)砷的快速轉(zhuǎn)化，很好的解決了廢水中有機(jī)砷溶解度高、去除困難、降解緩慢的難題。

二、背景技術(shù)

近年來有機(jī)砷制劑作為飼料添加劑在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中得到了普遍的應(yīng)用。目前已批準(zhǔn)使用的砷制劑主要有洛克沙砷和阿散酸兩種，其中以洛克沙砷更為經(jīng)濟(jì)。洛克沙砷即3-羥基-4-硝基苯砷酸，是一種常見的有機(jī)砷飼料添加劑，具有促生長(zhǎng)、抗球蟲、治痢疾、沉色素等功效。在美國，早在20世紀(jì)40年代畜禽養(yǎng)殖業(yè)便開始使用洛克沙砷，目前大約70%的雞都喂養(yǎng)過洛克沙砷。我國農(nóng)業(yè)部在1996年也正式批準(zhǔn)了洛克沙砷的使用，隨后洛克沙砷便廣泛應(yīng)用于我國養(yǎng)豬業(yè)和養(yǎng)雞業(yè)。

但是，如此廣泛的使用洛克沙砷并不是安全的。洛克沙砷的使用為人類帶來了很高的經(jīng)濟(jì)效益，但同時(shí)對(duì)人類的健康生活產(chǎn)生了很大的威脅。大部分的洛克沙砷都未經(jīng)動(dòng)物吸收而直接排出體外。在我國，新鮮雞糞中大約有21.6mg/kg的洛克沙砷殘留，新鮮豬糞中的洛克沙砷含量更高達(dá)89.3mg/kg。盡管洛克沙砷作為一種有機(jī)砷毒性很小，但是其降解產(chǎn)生的無機(jī)砷對(duì)人類危害極大。動(dòng)物糞便中的洛克沙砷經(jīng)過常規(guī)厭氧處理會(huì)被快速還原為其另一種有機(jī)砷形態(tài)——HAPA，即3-羥基-4-氨基苯砷酸。早在2006年便有報(bào)道稱，該物質(zhì)與洛克沙砷結(jié)構(gòu)類似，很難被快速降解，最終都隨污水廠的出水排放進(jìn)入自然水體。在環(huán)境中經(jīng)過漫長(zhǎng)時(shí)間的轉(zhuǎn)化，HAPA最終會(huì)全部轉(zhuǎn)化為無機(jī)砷，其中以三價(jià)砷居多，導(dǎo)致自然水體富砷化，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類生存產(chǎn)生極大的威脅。

自然水體中的砷污染問題不可忽視。長(zhǎng)期飲用富砷水，會(huì)發(fā)生肺癌、皮膚癌、腎癌和肌肉萎縮等疾病。我國規(guī)定廢水中砷的排放標(biāo)準(zhǔn)為0.5mg/L，生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定砷含量不得大于10μg/L。因此，如何減少自然環(huán)境中的洛克沙砷排放引起了人們的廣泛關(guān)注。最直接有效的方法便是在養(yǎng)殖廢水處理中將洛克沙砷快速去除。但是洛克沙砷作為一種有機(jī)砷，溶解度高，化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，很難被物理化學(xué)方法直接去除，而且微生物也不能在短時(shí)間內(nèi)將其降解。如何提高微生物對(duì)有機(jī)砷的降解速率成為關(guān)鍵。

廢水中的無機(jī)砷處理技術(shù)幾近成熟，如沉淀法、吸附法、離子交換法已被廣泛應(yīng)用。廢水中的無機(jī)砷主要有三價(jià)砷和五價(jià)砷兩種，三價(jià)砷毒性要高出五價(jià)砷60倍，危害較大。而且，三價(jià)砷的去除遠(yuǎn)比五價(jià)砷困難的多，許多試劑對(duì)五價(jià)砷有較好的去除作用，但對(duì)三價(jià)砷的去除作用較差。因此，將廢水中的有機(jī)砷快速轉(zhuǎn)化為無機(jī)五價(jià)砷是最為理想的。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種利用弱電勢(shì)強(qiáng)化降解畜禽養(yǎng)殖廢水中有機(jī)砷為五價(jià)砷的方法，所要解決的技術(shù)問題是增強(qiáng)厭氧消化對(duì)有機(jī)砷的降解速率，使廢水中有機(jī)砷快速轉(zhuǎn)化為易于去除的五價(jià)砷，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)快速去除有機(jī)砷的目的。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明利用弱電勢(shì)強(qiáng)化降解畜禽養(yǎng)殖廢水中有機(jī)砷為五價(jià)砷的方法包括以下步驟：

1）厭氧污泥的馴化

向厭氧污泥中加入乙酸鈉底物，乙酸鈉底物的初始添加量為3.5g/L，每10天添加一次，每次的添加量仍為3.5g/L，外加0.5V弱電勢(shì)，于35℃溫度下馴化培養(yǎng)一個(gè)月，得到馴化后的厭氧污泥，厭氧污泥的總含固量TS=4.19%，揮發(fā)性固體含量VS=1.27%。本發(fā)明使用的厭氧污泥取自安徽省合肥市朱磚井污水處理廠。

2）第一階段

將馴化后的厭氧污泥加入到含有有機(jī)砷的廢水中進(jìn)行厭氧處理，馴化后的厭氧污泥與廢水的質(zhì)量比為1:20，厭氧體系的溫度控制在30-40℃，pH值控制在7.0-8.0，厭氧處理至廢水中COD≤200mg/L。第一階段的處理是針對(duì)廢水中COD＞200mg/L的情況，利用厭氧污泥中的微生物對(duì)廢水中易降解的有機(jī)物進(jìn)行去除，并產(chǎn)生甲烷，待COD大幅下降至200mg/L以下時(shí)，碳源將盡，產(chǎn)氣基本結(jié)束，進(jìn)入第二階段。控制廢水中洛克沙砷的濃度≤100mg/L。

3）第二階段

待廢水中COD≤200mg/L時(shí)向厭氧體系中加入弱電勢(shì)，以廢水中有機(jī)砷為唯一碳源進(jìn)行快速降解，厭氧體系的溫度控制在30-40℃，水力停留時(shí)間5-10天。弱電勢(shì)的電壓范圍控制在0.5-0.8V，這是因?yàn)殡妷捍笥?.8V時(shí)會(huì)產(chǎn)生電極副反應(yīng)，電壓小于0.5V，則催化速率較慢。考慮到電流過大會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制，調(diào)節(jié)電極距離，控制電流強(qiáng)度為0.1-10mA。

弱電勢(shì)的加入方法：在厭氧體系的反應(yīng)器預(yù)留孔洞，插入碳棒電極，以恒壓電源提供弱電勢(shì)。