光催化降解處理阿卡波糖生產廢水

　　一、背景介紹

　　阿卡波糖用于糖尿病治療，通過抑制小腸的α葡萄糖苷酶，抑制食物的糖分解，使糖的吸收相應減緩，從而減少餐后高血糖，可以有效控制糖尿病。阿卡波糖在提煉過程中會產生大量的廢水，COD濃度在8000~10000mg/L，這些廢水可生化性不高，特別是厭氧處理效率僅有50%，導致企業(yè)配套的污水處理系統(tǒng)投資成本過高。本文探討對阿卡波糖生產廢水降解工藝的改進。

　　在深度水處理技術中，二氧化鈦光催化降解技術是一種經濟、高效并已在實際工業(yè)中廣泛應用的技術。TiO2降解水中有機污染物的原理是在紫外光照射下，電子(e-)可從價帶激發(fā)到導帶，同時在價帶產生相應的空穴(h+)，h+具有極強的反應活性，能與H2O分子反應生成?OH自由基，同時水中溶解的O2也能與e-反應生成超氧陰離子(?O2-)。?OH與?O2-具有極強的氧化性，能快速分解水中的有機污染物。其機理如下：

　　目前某藥企常規(guī)處理阿卡波糖生產廢水的處理工藝主要是厭氧+缺氧+兼氧+好氧，但是由于廢水中含有多種環(huán)狀碳鏈的難降解物質，導致厭氧處理效率僅有50%，所以考慮通過光催化先將這些環(huán)狀碳鏈打斷，降解為易生化降解的物質，再通過厭氧+缺氧+兼氧+好氧的生化工藝降解處理。

　　二、實驗

　　2.1制備工藝

　　在常溫下，在69mL無水乙醇中滴加18mL鈦酸四丁酯，再滴加二乙醇胺6mL，磁力攪拌1.5h，再滴加10mL蒸餾水后繼續(xù)攪拌，再滴加乙酰丙酮，攪拌50min，得到TiO2黃色透明溶膠，再用噴涂法將溶膠固定于Si-Al-Ca-C結構基體材料表面上，再在馬弗爐中700℃焙燒2h,得到納米鈦復合新型光催化劑。

　　2.2降解小試實驗

　　將某醫(yī)藥企業(yè)生產的阿卡波糖廢水放置于200L塑料桶內，將原水調pH≥9，用泵將1L/h原水打入光催化裝置內，停留時間2h，再泵入厭氧塔，停留時間2d，經4d的生化綜合(缺氧-兼氧-好氧)處理后排放。待小試系統(tǒng)連續(xù)運行穩(wěn)定后，每24h對原水、光催化裝置出水處、厭氧塔出水處以及生化綜合出水處的COD與pH值進行檢測，連續(xù)進行5d的小試實驗。再做一個小試對比實驗，將光催化裝置取消后，依照上述實驗步驟重新做一遍。

　　三、實驗結果

　　企業(yè)現有污水站處理阿卡廢水，工藝為厭氧+生化綜合處理，作為小試對比實驗，各工藝出水COD值見表1，pH值見表2。增加光催化后，阿卡廢水經光催化+厭氧+生化綜合處理，各工藝出水COD值見表3，pH值見表4。這兩個對比實驗同步做。

　　(1)由表2可以看出，原水pH值9.5經厭氧后下降為6.7左右，主要是由于厭氧反應中有產酸階段，需要消耗原水中的堿，所以導致出水pH值下降較多。

　　(2)由表4可以看出，原水pH值9.5經光催化先下降為9.3，再經厭氧下降為7.8左右，相比表2，pH值下降較少，主要是由于經光催化處理時，將部分COD直接氧化為CO2與H2O，減少了入口厭氧塔COD濃度，所以厭氧耗堿量也減少很多。在實際廢水處理中，降低堿液用量是控制物料成本的關鍵因素。

　　(3)由表1可以看出，阿卡原水進厭氧塔處理，COD由8736mg/L下降到3558mg/L，COD去除效率為59.3%。經生化綜合處理后，COD由3558mg/L下降到460mg/L，COD去除效率為87.1%。阿卡原水經厭氧與生化綜合的COD總處理效率約94.7%。

　　(4)由表3可以看出，阿卡原水經光催化處理后，COD由8736mg/L下降到5799mg/L，COD去除效率為33.6%。進厭氧塔處理，COD由5799mg/L下降到631mg/L，COD去除效率為89.1%。經生化綜合處理后，COD由631mg/L下降到86mg/L，COD去除效率為86.4%。阿卡原水經光催化、厭氧與生化綜合的COD總處理效率約99%。

　　四、結論

　　(1)實驗結果表明，先經光催化后，厭氧塔處理效率從59.3%提高到89.1%，主要是由于光催化先將這些環(huán)狀碳鏈打斷，降解為易生化降解的小分子物質，再進入厭氧塔處理效率會有大幅提高。

　　(2)實驗完成后，對復合光催化劑進行烘干稱重，負載量變化不大，僅有少量損失。說明在700℃焙燒下，Si-Al-Ca-C結構基體與TiO2的鍵合是牢固的，在實驗過程中，長時間曝氣攪拌也不會脫落。（來源：韓泰輪胎有限公司）