全站搜索
光催化和微滤处理有机磷农药废水 张进(南京晓庄学院生物化工与环境工程学院
作者:管理员    发布于:2017-06-20 09:03:20    文字:【】【】【

  安农业科学,ournal责任编辑郑丹丹责任校对李岩光催化和微滤处理有机磷农药废水张进(南京晓庄学院生物化工与环境工程学院,江苏南京211171)废水是一个行之有效的方法。

  有机磷衣药废水因成分复杂、浓度高、毒性大、可生化性差、难治理而成为人们关注的焦点。处理此类衣药废水常用的方法有:浓废水用焚烧法,稀废水用活性污泥法、萃取法、活性炭吸附法。国内一般采用大稀释倍数的生化处理工艺,运行成本较高、不稳定、二次污染较严重,废水处理难以达标1-2.光化学降解有机磷衣药是一种高效的非生物转化过程,也是有机磷衣药在环境中的主要降解途径,并已作为评价衣药生态安全性的指标之一。许多研究者对纳米Ti02用于废水中残留有机磷衣药的光催化分解进行了研究。

  光催化是用光激发催化剂产生光生电子、空穴,光生电子、空穴与H20、0H-作用产生强氧化性的0H,将污染物降解为H20、C02,有机磷降解成无机PO43-等。但无机PO43-对水体存在二次污染,是导致水体富营养化的重要原因;且固体催化剂难回收。针对这两个问题,将膜微滤过程引进光催化降解有机磷废水处理工艺中,通过膜的截留特性回收催化剂、降低P43 -含量。基于此,笔者研究了光催化-微滤组合对体系除磷效果、出水水质的影响,获得了适宜的操作参数,为工程应用提供了有效依据。

  1材料与方法1.1材料有机磷废水取自衣药厂生化池,废水水质:C0DCr含量约1化剂通过溶胶-凝胶法制备,锐钛矿型,粒径为16.8nm.所用试剂均为分析纯。陶瓷膜:氧化铝管式膜,膜孔径为0.2 -),女,安徽合肥人,副教授,博士,硕士生导师,从事净水材料的制备与应用研究。

  1.2方法1.2.1光催化试验。试验前向玻璃反应管中加入500ml有机磷衣药废水和一定量的Ti02,构成悬浮体系,置于恒温槽中,使光催化降解温度不超过30丈。空气发生器的曝气头放在反应器底部间断鼓气,通气量为1L/min,提供光催化反应所需氧的同时起搅拌作用。用400W的高压汞灯作为光源进行照射,光照一定时间后取样,经离心分离,去除光催化剂,所得澄清液用分光光度法测定P43-浓度,求出降解率(n)。)含量;P.为光照前总有机磷含量。

  1.2.2光催化-微滤试验。光催化试验同上,收集光照2h后的料液10L置于储液罐中,投加适量的石灰乳和聚丙烯酰胺(PAM)后,在操作压差为0. 10MPa,流速为5m/s,温度为30T:的条件下进行错流微滤,30min后取渗透液进行分析。光催化和微滤试验的流程见。

  1.2.3分析方法。采用重铬酸钾回流法测定C0D;钼酸铵分光光度法测定P43-(P)含量。

  2结果与分析2.1光催化降解有机磷废水由可知,通气量为1L/min,催化剂Ti02用量为4g/L的条件下,PO43-的生成率(即有机磷的降解率)、C0D的去除率随降解时间的延长逐渐升高。当光催化降解进行2h时,有机磷的降解率达光催化和微滤处理有机磷农药废水流程因为光催化氧化把部分有机磷完全矿化为无机磷,部分则变为小分子的有机物,小分子的有机物难以降解或降解时间很长6.该方法下得到的无机磷生成率约38.6mg/L,高于GB18918 -2002规定的高允许排放浓度5mg/L,造成二次污染,需要进一步处理。

  2.2Ti2用量对降解效果的影响由可知,光催化剂TiO:的用量存在一个佳值。固定光照时间2h,随着Ti2用量的增加,COD的去除率及无机磷的生成率逐渐增加,Ti2的用量为4g/L时较好。当TiO2的用量超过4g/L时,由于TiO,颗粒对光的遮蔽作用使催化剂对光的利用率降低,使得COD的去除率及无机磷的生成率又呈下降趋势7. 2.3微滤过程对降解效果的影响取催化剂Ti2用量为4g/L,光催化降解2h后的料液10L放入微滤组件的储液罐,加入石灰乳调节pH至11.5,快速搅拌5min,接着投入1g/L PAM溶液20ml,启动离心泵,在压差0.10MPa、流速5m/s下错流微滤30min,取渗透液进行分析。分析结果显示,PO43含量为0.35mg/L,无机磷去除率达99.(表1)。对比不同处理方式的出水水质可知,单独的光催化处理有机磷废水,一定的降解时间后,有机磷降解成无机磷,无机磷存在于料液中无法除去,从而带来二次污染。采用陶瓷膜(膜孔径为0.2pm)直接微滤有机磷废水,因大部分有机磷是溶于水的,膜孔截留不住,所以P43-、COD的去除率均很低。将以上2种处理方法结合使用,首先,Ti2在太阳光或紫外光激发作用下将产生光生电子和空穴,电子和空穴或直接与吸附在TiO2表面的有机物反应,或与水分子和溶解氧发生一系列反应,生成强氧化性的OH、O2-,而OH和O2-使有机磷衣药中的P~O键或P-S键断裂,后以PO43形式存在;微滤促进了除磷效果,消除了无机磷的二次污染,改善了出水水质,且有利于催化剂的回收。

  微滤过程采用了预处理剂石灰,石灰作为凝聚剂能使水中的Ca2+、Mg2+形成氢氧化物沉淀,沉淀可作为增重剂,有助于凝聚作用,主要的反应机理如下8.除磷。石灰的加入提高了废水的pH,Ca2+还与磷酸盐反应生成Ca5(OH)(PO4)3沉淀9.软化反应生成的CaCO3、Mg(OH)2沉淀在下沉的过程中,可通过吸附、网捕、扫荡性絮凝方式聚集水中的磷酸盐沉淀、悬浮物、胶体等,使颗粒脱稳,聚集成大的絮体,被微滤膜表面截留,从而提高了PO43-和COD的去除率。

  2.4微滤过程操作参数对膜通量的影响膜性能主要用去除率和渗透液通量2个参数来表征。渗透通量采用秒表、量筒测定一定时间内流出的液体体积,并结合膜面积计算获得。在膜过滤过程中,当通量不再衰减时,此时膜过滤处于拟稳态,该阶段对应的通量即为拟稳定通量10. 2.4.1压差的影响。在温度30丈、膜面流速5m/s的条件下,测得在各操作压差下对应的膜稳定通量。由可知,当压差从0.05MPa增大到0.10MPa时,通量随压差的增加而增加;压差达0.10MPa之后,随着过滤压差的增大膜通量的变化趋于平缓。这可能是渗透液透过速率和饼层阻力竞争的结果,二者均随着压力的增大而增大,如果渗透液透过速率的增加大于阻力的增加,则通量增加;当二者的竞争达到平衡时,通量趋于稳定。因此,试验选择0.10MPa的操作压差。

  压差操作压差与膜通量的关系错流速度与膜通量的关系2.4.2膜面流速的影响。膜面流速是指料液沿膜表面的流(上接第7355页)鉴于吴江市应急备用水库外围均为东太湖水体,不考虑渗透量,只考虑蒸发量。根据苏州水位站多年观测资料统计,多年平均水面蒸发量为939. 4mm,年内蒸发量大的为8月份,为137. 5mm,折算14d的蒸发量为62.1mm.按库区水位3.0m时,蒸发面积为366.0万m2计,14d的蒸发总量为22.7万m3. 3.5备用水库规模根据上述各项参数推算,东太湖吴江应急备用水库的建设规模不小于534.3万m3.该供水规模可保障吴江市在2020年发生突发性水安全事件时14d的城市需水量。然而,笔者采用的用水定额压缩程度较大,14d的应急供水量仅相当于正常供水6d,采用其他参数也趋于保守,且未考虑应急供水期间的除水面蒸发外其他水量损失。建议在能采取工程措施减少建设对湖泊不利影响情况下,应急备用水源地的建设规模应留有充分余地。动速度,它是影响膜通量的主要因素之一。在温度30丈、操作压差0.10MPa条件下,测得不同流速下的膜通量值。由可知,随膜面流速增加通量增加,但当流速高于5m/s后,再增大流速膜通量的变化幅度很小。说明随流速增大,膜污染阻力增大。因此,试验选择的流速为53结论采用光催化-微滤组合工艺处理有机磷衣药废水,微滤促进了除磷效果,消除了二次污染,改善了出水水质,有利于催化剂的分离回收。

  光催化和微滤联合处理有机磷废水,PO43-去除率达99.1,COD.,去除率达91.8,远高于单独光催化或单独微滤的结果。

  微滤过程适宜的操作条件为:操作压差为0. 10MPa,流速为5m/s,此条件下的膜通量达230Lm2

访问统计
51客服