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    有机磷农业废水处理技术

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  • 有机磷农药废水的处理已成为国内外水处理领域的一个难题,这类废水含有大量有机磷农药中间体和水解物,毒性高,难降解物质多,可生化性差,在没有其他有机废水混合或稀释的情况下,难以用生化方法(1-2)直接处理。

    近年来,难降解有机废水的催化氧化技术已成为水处理技术研究的热点,并逐渐开始应用于工程(3),本文采用室温常压羟基自由基催化氧化-SBR工艺处理某大型草甘膦企业废水,处理效果良好,为该技术在有机磷废水处理中的工程应用奠定了基础。

    有机磷农业废水处理技术

    1.试验部分

    1.1试验废水

    实验废水来自厂区浓缩车间,含草甘膦、亚磷酸二甲酯、亚磷酸、三乙胺等污染物,TP含量很高,以有机磷为主。

    1.2试剂和文书

    H_2O_2溶液(质量分数30%)、重铬酸钾、硝酸铜、硝酸铁、硝酸锰、硝酸氢、盐酸、氢氧化钠、Ca(OH)2均为分析纯活性炭(200目),比表面积为730m2/g,上海电子仪器厂PHS-3型酸表;上海宇克(上海)仪器有限公司UV2000紫外可见分光光度计。

    1.3催化剂的制备

    将活性炭置于10%的HNO 3溶液中,在水浴中回流2h,用水冲洗至中性,经热处理和孔膨胀处理后,在硝酸铜、硝酸铁和硝酸锰混合溶液中浸渍煅烧。

    1.4试验设备和程序

    采用混凝法处理废水,TP去除率为14%≤26%,而采用生化法处理废水时,出水不能达到标准,因此采用改进的基于羟基自由基的催化氧化-SBR工艺处理废水。

    将废水泵入催化氧化池(内建催化剂、微孔曝气、曝气及底部搅拌),加入氧化剂,以H2O2为主体制备氧化剂,将催化氧化废水经硫酸亚铁混凝沉淀处理后,进入SBR生化处理系统(企业污水处理好氧池污泥),采用PLC对出水进行定期控制,并对出水进行硫酸亚铁混凝沉淀处理。

    1.5分析方法

    PH用酸度计测定,COD用重铬酸钾法测定,TP用钼酸铵分光光度法测定。

    有机磷农业废水处理技术

    2.结果和讨论

    2.1氧化剂用量对TP去除率的影响

    在催化剂填充率为80%、pH值为3、气水比为3、反应时间为90 min的条件下,考察了氧化剂用量对TP去除率的影响。

    结果表明,随着氧化剂投加量的增加,TP的去除率不断提高,当投加量大于400 mg/L时,TP的去除率增长缓慢,这是由于催化氧化法将有机磷转化为磷酸盐,催化氧化生成磷酸铁沉淀,氧化剂H2O2是OH(4)的主要来源,过量H2O2消耗OH分解,当氧化剂投加量为500 mg/L时,TP的去除率为90.7%。

    2.2催化剂填充率对TP去除率的影响

    在氧化剂投加量为500 mg/L、pH为3、气水比为3、反应时间为90 min的条件下,考察了催化剂填充率对TP去除率的影响。

    催化剂填充率对TP去除率的影响

    结果表明,催化剂的存在能降低反应势能,加速反应过程,催化剂的存在使TP的去除率随着催化剂填充率的增加而增大,催化剂越多,碰撞概率越大,在90 min内TP的去除率越高,因此催化剂的填充率为80%,TP的去除率为90.7%。

    2.3pH对TP去除率的影响

    在催化剂填充率为80%、氧化剂投加量为500 mg/L、气水比为3、反应时间为90 min的条件下,考察了pH值对TP去除率的影响。

    PH对TP去除率的影响

    结果表明,随着pH值的增加,TP的去除率不断下降,这是由于H2O2的稳定性和酸性条件下稳定的氧化反应所致,而在碱性介质中,H2O2的分解速率加快,与污染物的反应不足,TP的去除率降低。

    2.4.气水比对TP去除率的影响

    在催化剂填充率为80%、氧化剂投加量为500 mg/L、pH为3、反应时间为90 min的条件下,考察了气水比对TP去除率的影响。

    结果表明,随着气水比的增加,TP的去除率不断提高,这是因为在催化剂的作用下,O2生成O并参与链式反应(6),气水比越大,链式反应中的O越多,TP的去除率越高,但当气水比大于3时,TP去除率的增加趋势减慢,宜采用3气水比。

    2.5反应时间对TP去除率的影响

    在催化剂填充率为80%、氧化剂投加量为500 mg/L、pH值为3、气水比为3的条件下,考察了反应时间对TP去除率的影响。

    结果表明,随着反应时间的增加,TP的去除率不断提高,但当氧化剂超过90 min时,氧化剂基本完全反应,TP去除率缓慢上升,当反应时间为90 min时,出水TP为37.2mg/L。

    2.6、SBR对TP的去除效果

    草甘膦废水经催化氧化处理24h后进入SBR反应器,出水与硫酸亚铁反应24h,活性污泥接种于SBR反应器中,加入10%草甘膦废水2天后,连续进水量以5%的速度递增,处理负荷逐渐增加,21天开始进水,TP的变化趋势如图5所示。

    图5显示,TP随着反应时间的增加而降低,这是由于微生物对废水的适应性随着时间的延长而增加。有机污染物经微生物吸附后,在供氧条件下被外界酶降解为可溶性物质,然后在内部酶的作用下,经氧化、还原、合成等一系列反应,分解为CO2、H2O、PO 43-等物质。PO 43-与Fe2+反应生成Fe3(PO4)2,并被除去。SBR反应器处理24h后,出水TP为6.7mg/L,TP去除率为77.3%。

    有机磷农业废水处理技术

    结论

    主要研究结果如下:(1)采用改进的催化氧化-SBR组合工艺处理草甘膦废水,TP去除率可达97.9%。

    (2)最佳实验条件为:催化剂填充率为80%,氧化剂用量为500 mg·L,pH为3,气水比为3,催化氧化反应时间为90 min,SBR停留时间为24h。

    (3)有机磷废水毒性高,可生化性差,难以直接生化处理,催化氧化-SBR组合工艺能有效地处理高浓度有机磷废水,具有效率高、能耗低的特点。

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