泰興實驗室污水一體化處理設備遠程指導工藝生活污水和工業廢水是我國水體的主要污染源,目前,生活污水處理技術已經趨于成熟,而工業廢水處理還未得到根本解決,尤其是高濃度難降解有機工業廢水的處理技術更不成熟。農藥廢水作為有機物含量很高的一支工業廢水,化學需氧量含量高,可生化性低,處理難度大,投資和運行費高,并且有效和成熟的處理技術難以尋求,很多企業都沒有找到一種有效的處理措施。
光催化氧化是有機污染物降解領域的一種新型綠色環保技術,在紫外光激發下可以產生具有強氧化性的羥基自由基以及超氧負離子等,將有機污染物分解為小分子然后再進一步降解為CO2和H2O。有研究者通過對含有一些農藥成分(主要是毒死蜱、高效氯氟氰菊酯和二嗪磷)的實際工業廢水進行處理,比較了光芬頓和太陽能光催化兩種方法,得出光芬頓的去除率(90.7%)要大于光催化的去除率(79.6%)。
本實驗以湖南海利綜合農藥廢水為試驗對象,擬采用Fenton氧化法和納米TiO2/UV光催化法進行氧化預處理。通過研究pH、納米TiO2用量、Fenton試劑用量及配比和一些輔助催化措施的影響,確定的工藝參數,在控制能耗和試劑用量的前提下,使COD、總磷、總氮、氨氮去除率達到最大,提升廢水可生化性,使各項污染物濃度達到業主要求標準。
隨著納米TiO2的濃度的增加,廢水COD的去除率逐漸增加,當納米TiO2的濃度達到3.0g/L時,COD去除率增加到40%左右,廢水COD濃度也從37000mg/L降低至22000mg/L左右,進一步增加納米TiO2的濃度,COD去除率增加的幅度不明顯,并且當納米TiO2的濃度達到5.0g/L時,COD去除率反而有微弱的下降,這可能是由于納米TiO2濃度太大,導致溶液的透光率下降,從而影響了UV光的傳遞,最終使COD去除率呈現微弱的下降趨勢。因此采用納米TiO2/UV催化氧化對綜合廢水進行處理的納米TiO2的濃度為3.0g/L。
2.2.3 納米TiO2/UV光催化氧化時間的影響
取經Fenton氧化處理后的廢水進行實驗,為確定的TiO2/UV催化氧化處理的時間,在固定納米TiO2用量、溶液pH=6、光照強度等實驗參數不變的情況下,改變催化氧化反應的時間,處理時間分別設置為30min、60min、90min、120min和180min,實驗完后取處理后水樣測COD含量并比較分析,以確定最適宜的反應時間。實驗結果如圖8所示。
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從圖8可以看出,隨著處理時間的增加,出水COD去除率也逐漸增加,當處理時間為30min時,COD去除率只有17%左右,當處理時間增加120min,COD去除率增大到38%左右,出水COD濃度也從37000mg/L降低至23000mg/L左右,隨后繼續增大反應時間,COD去除率增加的速度變得非常慢。由于UV照射可以促進Fenton試劑中的Fe3+向Fe2+的轉化,從而加速Fe3+/Fe2+的循環反應,進而加快H2O2產生•OH的速度,最終加速有機物的降解。綜合能耗、效率等考慮,納米TiO2/UV催化氧化處理段最合適處理時間為120min左右。
2.2.4 納米TiO2回收利用效率
納米TiO2是一種白色粉末狀的無機材料,經光照后可以產生具有強氧化性的羥基自由基而不會發生腐蝕,化學性質穩定,可反復利用,但價格較貴,因此反應后對納米TiO2進行回收再利用,對節約藥劑成本和實現其工業利用具有重要的意義。本實驗方案采用PAM對納米TiO2/UV催化處理后廢水中的TiO2進行絮凝沉淀干燥后,再經超聲波震蕩進行分散,然后再進行重復使用。實驗探究了PAM用量對鈉米TiO2回收率的影響,,同時研究了回收后的納米TiO2催化效率的變化趨勢,如