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本文聚焦家禽屠宰场废水（PSWW）处理，综述电化学技术（ET）在此领域的应用。ET 中的电凝聚（EC）和电氧化（EO）可高效去除污染物，还能回收绿色氢气（H?）和富含蛋白质的化合物（PRC），具有显著优势，为 PSWW 处理提供了可持续方案。
家禽屠宰场废水处理的重要性
随着全球人口增长和工业化加速，水资源愈发紧张，水污染问题也日益严峻。家禽屠宰场废水（PSWW）因有机含量高，若未经处理直接排放，会引发诸多环境和健康问题，如河流脱氧、地下水污染、富营养化以及水传播疾病的扩散等。同时，全球肉类消费不断上升，家禽屠宰场用水量巨大，产生大量废水，因此，PSWW 的处理迫在眉睫。
家禽加工过程中的废水产生
家禽加工流程包括宰杀 / 放血、烫毛脱毛、清洗 / 去内脏、冷却、包装和运输等多个环节，每个环节都会产生废水。例如，宰杀放血阶段废水主要含血液、有机物质和悬浮固体；烫毛脱毛过程会使羽毛、有机化合物和残留血液进入废水；清洗去内脏环节产生的废水含有粪便、内脏和残留有机物质；冷却阶段，水浸冷却和设备清洗会导致废水产生；包装和运输阶段的废水则主要来自设备清洗和包装材料残留。
这些废水具有复杂的特性，如高浊度、高化学需氧量（COD）、高生化需氧量（BOD）、高颜色值、含油脂（FOG）以及高溶解性固体（TDS）等。处理这些废水面临着去除固体、降低有机负荷、脱色、去除油脂和降低溶解性固体等诸多挑战，不同处理方法需根据废水特性进行选择。
PSWW 的处理方法
- 膜过滤：膜过滤技术如超滤、微滤与超滤结合等，对 PSWW 中的污染物有一定去除效果，能降低 BOD、COD、TSS 等指标，还可回收部分蛋白质。但膜过滤存在膜污染、高能耗、膜材料易降解和初始投资高等问题。
- 生物处理：利用微藻生长、厌氧 - 缺氧 - 好氧反应器、序批式反应器等生物处理方法，可有效去除 PSWW 中的污染物，还能回收蛋白质或产生沼气。然而，生物处理受温度、pH 值影响大，反应时间长，对高有机负荷和有毒化学物质敏感，且需要专业人员操作和持续监测。
- 高级氧化处理：光催化降解、高级氧化工艺（AOPs）、电芬顿等高级氧化处理方法，能有效降解 PSWW 中的有机化合物，去除特定污染物。但这些方法在副产物回收方面研究较少，且部分方法存在能耗高的问题。
基于电化学技术的废水处理
- ET 处理方法的概念：电化学技术（ET）包含多种方法，其中电凝聚（EC）和电氧化（EO）应用广泛。EC 通过牺牲电极溶解产生氢氧化物沉淀，凝聚去除污染物；EO 则通过阳极氧化或产生强氧化剂（如羟基自由基?OH）氧化污染物，还能产生 H?，且可在较宽 pH 范围内运行。
- EC 和 EO 的优缺点：EC 和 EO 能有效去除多种污染物，无需额外化学药剂，污泥产量少，维护简单，操作灵活。但它们也存在能耗高、产生副产物、电极易降解以及设计和优化需要专业知识等缺点。
- EO 的机制：EO 分为直接 EO 和间接 EO。直接 EO 通过污染物在阳极表面吸附并转移电子实现氧化，但低阳极电压会导致中毒效应。间接 EO 依靠阳极产生的强氧化剂（如活性氯）氧化污染物，在中性或碱性条件下更有利于有机污染物的去除。
- 阳极类型的作用：不同阳极类型在 EO 中作用不同。活性阳极（如铂）和非活性阳极（如钛）分别具有不同的催化特性；混合金属氧化物（MMO）阳极和尺寸稳定阳极（DSA）则因自身特点适用于不同类型的废水处理。其中，钛基 MMO 阳极在工业废水处理中具有耐腐蚀、催化能力强、成本效益高等优势。
- 电极排列的影响：电极排列方式（垂直和水平）会影响废水处理效果。垂直排列利于传质和延长反应时间，但存在水力和污垢问题；水平排列能保证均匀处理和减少污垢，但传质效率较低。
- 电源连接的作用：电源连接方式（MP - S、BP - P、MP - P）影响废水处理效率和性能。MP - S 能实现均匀处理，但能耗高；MP - P 平衡了电流分布和利用效率；BP - S 则优化了电流利用，空间效率高且能耗低。
- 废水流向的影响：废水流向影响电化学过程中的传质和污染物去除。水平流适合处理低至中等有机负荷废水，垂直流则更适合处理高有机负荷废水。
- 流道的作用：流道配置（多通道和单通道）对电化学处理有重要影响。多通道反应器可并行处理多股废水，提高处理量和效率；单通道反应器设计和操作简单，适用于小规模或分散式废水处理。
- 操作模式的影响：操作模式（批次和连续）影响处理效果和成本。批次处理能精确控制参数，适用于实验和优化，但大规模处理效率低；连续处理适合大流量废水，稳定性好，但初始投资和技术要求高。
- 电极污染和钝化的影响：电极污染和钝化会降低 ET 处理效率，增加成本。可通过极性反转、电流波形优化和选择合适电极材料等策略缓解。
利用 ET 处理废水的污染物去除和副产物回收
- 基于 ET 的 PSWW 处理：以铝、铁等为阳极的 EC 处理 PSWW，能有效去除 COD、TSS、颜色等污染物，去除率较高。
- 基于 ET 的其他废水处理：ET 还可用于处理多种其他类型废水，如酒厂废水、制药废水、畜牧废水等，对不同污染物有显著去除效果。
- 基于 ET 的氢气回收：ET 处理废水可产生绿色氢气（H?），在多种废水处理中都有氢气产生，这不仅实现了废水处理，还为可再生能源提供了来源。
- 基于 ET 的富含蛋白质化合物回收：ET 能从废水中回收富含蛋白质的化合物（PRC），这些化合物可作为动物饲料的有价值成分，既减少了废水的有机负荷，又提高了经济效益。
- ET 过程的经济评估：对 ET 处理废水进行经济评估，包括对不同类型废水处理的成本分析，与传统处理方法相比，ET 在某些方面具有成本优势，且能实现资源回收，提升经济效率。
未来展望和建议
电化学方法为 PSWW 处理提供了新途径，但仍需进一步研究和发展。未来应注重电极材料创新，优化操作参数，扩大 ET 系统规模，进行全面环境影响评估，并加强 PRC 回收在动物饲料中的应用研究。同时，行业应加强合作，推动电化学技术在 PSWW 处理中的广泛应用。
结论
电化学技术（ET）中的 EC 和 EO 为家禽屠宰场废水（PSWW）管理提供了可行方案。它们在污染物去除和资源回收方面表现出色，符合可持续发展和循环经济原则。未来研究应聚焦提高 ET 的效率、可扩展性和经济可行性，通过跨学科合作，挖掘其在废水管理和资源回收领域的更大潜力。
