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有機(jī)磷農(nóng)藥廢水處理光催化氧化-生物法

有機(jī)磷農(nóng)藥廢水處理光催化氧化-生物法

2023-04-03 10:48:34 47

有機(jī)磷農(nóng)藥是一種磷酸酯或硫代磷酸酯類的以及化合物,其主要是由烷基、烷氧基或氨基,及有機(jī)或無機(jī)酸根等成分組成,有機(jī)磷農(nóng)藥種類較多、藥效較高、用途較廣,其應(yīng)用優(yōu)勢也使得有機(jī)磷農(nóng)藥的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)有機(jī)磷農(nóng)藥是控制農(nóng)作物蟲害的殺蟲劑,現(xiàn)階段已經(jīng)被延伸到殺菌劑、除草劑、脫葉劑和植物生長調(diào)節(jié)劑等方面。

1、有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的應(yīng)用現(xiàn)狀概述

有機(jī)磷農(nóng)藥是現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的農(nóng)藥,這種農(nóng)藥的藥效較高、可選擇性強(qiáng)、容易降解、殘毒含量低,現(xiàn)階段國內(nèi)有400多家生產(chǎn)廠家,農(nóng)藥生產(chǎn)有將近200多種,在這200余種農(nóng)藥中有機(jī)磷農(nóng)藥占比在80%,但是就現(xiàn)階段的生產(chǎn)現(xiàn)狀來啊看,每生產(chǎn)1.0t的農(nóng)藥原油,隨之而來的是1.5t廢水,廢水中COD、NH+4N、有機(jī)磷以及鹽類物質(zhì)濃度較高,這就使得廢水的濃提高、毒性增大、可生化性較差,且我國排放的農(nóng)藥廢水量約為且1m3,甚至更多,但是得到治理的僅僅占生產(chǎn)總數(shù)的7%,治理后達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)的僅在1%左右。

2、有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

2.1 有機(jī)磷農(nóng)藥廢水處理方法

隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的開展過程中,農(nóng)藥作為必不可少的基礎(chǔ)性材料,出現(xiàn)了不同種類的農(nóng)藥,不同品種的農(nóng)藥在原材料、合成技藝、化學(xué)結(jié)構(gòu)和廢水成分都有所不同,因此,對于不同成分的有機(jī)磷農(nóng)業(yè)廢水就要采取不同的處理措施,現(xiàn)階段多采用物理法、化學(xué)法、生物法等處理方式,物理法主要是通過萃取、吸附、氣提、沉淀絮凝、超聲波等方式處理農(nóng)藥廢水,而化學(xué)法則主要是通過焚燒、濕式氧化法等不同氧化法處理農(nóng)業(yè)廢水。對比不同處理方法可以看出,物理法的處理效果不夠理想,而化學(xué)法則對技術(shù)條件有較高要求,且極易帶來二次污染,處理范圍較窄,僅能在水量少、濃度低的廢水中進(jìn)行使用,因此物理法和化學(xué)法都存在一定缺陷,而生物處理法主要包括活性污泥處理法、生物膜法、曝氣法以及厭氧生物處理法和高效降解菌法等,其中利用光催化氧化處理廢水具有較好的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價值,利用生物法對有機(jī)磷廢水進(jìn)行處理,不僅能將處理成本控制在合理范圍之內(nèi),同時其應(yīng)用設(shè)備具有較高自動化水平,在處理過程中能盡可能避免有毒物質(zhì)殘留。同時,應(yīng)用生物法處理廢水能處理更多的廢水,且具有較高水平的轉(zhuǎn)換率。如果使用單純的生物法能有效處理易降解或是易被氧化的有機(jī)磷廢水,但是如果農(nóng)藥廢水中有機(jī)磷含量較高,就無法進(jìn)行有效處理。

2.2 光催化氧化處理現(xiàn)狀

對于預(yù)處理而言,濕式氧化法可以有效分解和清除富含樂果、馬拉硫磷等有機(jī)磷農(nóng)藥廢水,而其他濃度偏低的廢水就無法通過濕式氧化法進(jìn)行處理,濃度低的廢水無法釋放出足夠的熱量以支撐氧化法的順利進(jìn)行,而吸附法的主要材料是活性炭,這種吸附法主要用于樂果廢水的處理上,有效提高吸附出水的BOD5/COD含量,在處理樂果、甲胺磷生產(chǎn)廢水時,多使用堿性水解,且在經(jīng)過水解之后的廢水COD和有機(jī)磷的含量基本保持不變,但是可生化性出現(xiàn)改善情況,再通過活性污泥法進(jìn)行處理后,就能將COD含量的消除率提高到90%,而有機(jī)磷的去除率則是在85%及以上。但是借助活性炭進(jìn)行處理有機(jī)廢水,會在一定程度上提高處理費(fèi)用,且無法對碳粉進(jìn)行合理回收和處理。如果將有機(jī)磷農(nóng)業(yè)廢水放置在常壓下進(jìn)行處理,那么就使得其水解反應(yīng)停留在中間產(chǎn)物上,這就不能有效降低COD含量,且水解法通常是在酸性和堿性條件下進(jìn)行應(yīng)用,對于設(shè)備技術(shù)有著較高水平,而光催化氧化處理方法則能有效處理中間產(chǎn)物,從而對后續(xù)處理工藝產(chǎn)生影響。

2.3 光氧化催化在有機(jī)磷廢水中的應(yīng)用

1976年正式提出光催化氧化在紫外線照耀下,經(jīng)過光氧化催化的Ti02能夠有效降解大量有機(jī)化合物,自此以后,光催化就被看做是一項(xiàng)處理廢水的有效途徑。通過光催化氧化作用能有效去除有機(jī)磷等廢水,現(xiàn)當(dāng)代,有專家利用TiO2粉末,CODCr650mg/L,對農(nóng)藥廢水進(jìn)行有機(jī)處理,從而將COD的去除率達(dá)到90%,且有機(jī)磷完全成為無機(jī)磷,后來利用TiO2/SiO2進(jìn)行光催化氧化也取得了較好的礦化效果。這就睡名,在實(shí)際應(yīng)用光催化氧化的過程中,主要是通過利用高半導(dǎo)體顆粒表面的能級結(jié)構(gòu),以及進(jìn)步OH?的濃度,進(jìn)步OH?與污染物質(zhì)反應(yīng)的效率。需要注意的是,由多方面因素對這種處理方式的發(fā)揮具有重要影響。

2.3.1 TiO2的表面改性

在光催化劑使用過程中,如果金屬擔(dān)載量較低的時候,金屬量的增加會在一定程度上保證金屬呈現(xiàn)正效應(yīng),且金屬本身具備一定催化性質(zhì),使得電子在金屬上腹肌,從而降低了半導(dǎo)體的電子濃度,避免電子和孔洞在半導(dǎo)體表面進(jìn)行復(fù)合,這就需要保證金屬擔(dān)載量在合理范圍之內(nèi),避免超出最佳范圍,以保證帶電金屬微粒的數(shù)量時在合理范圍紙內(nèi)的,同時,通過光誘導(dǎo)產(chǎn)生的電子和孔穴長期處于競爭狀態(tài)之中,PtPd、WAg、Au,Fe3+,Cu2+是現(xiàn)階段最為常用的擔(dān)載金屬,通過溶膠-凝膠法制成含鉛TiO2納米薄膜,這種薄膜剝離在紫外線環(huán)境下的透光率遠(yuǎn)小于未含鉛的透光率。因此,含鉛的Ti02納米薄膜玻璃能在一定程度上延長光譜的吸收能力。

2.3.2 復(fù)合半導(dǎo)體

通過將半導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合能有效提高光催化效率,而復(fù)合半導(dǎo)體能在一定程度上提高電荷分離效果,有效擴(kuò)大光譜吸收范圍,同時,現(xiàn)階段常用二元復(fù)合半導(dǎo)體主要有TiO2/SiO2Y2O3/TiO2,通過這些二元復(fù)合半導(dǎo)體可以在一定程度上一直光生載流子的復(fù)合程度,同時還能提高靜電荷的轉(zhuǎn)移效率。在降解DBS的過程中,多通過Y2O3/TiO2復(fù)合催化劑來開展工作,當(dāng)這梁柱復(fù)合催化劑的比例處于1:200時,則能將其催化活性提高到同等環(huán)境下前體催化劑的2.4倍。

2.3.3 表面敏化

Ti02這種材料具有較寬的帶隙,智能吸收紫外區(qū)光子,通過敏化作用能將電子注入到半導(dǎo)體表面,將光催化劑的激發(fā)波長范圍進(jìn)行有效擴(kuò)大,從而提高降解有機(jī)物的便捷性和實(shí)際使用效果。且復(fù)合敏化的實(shí)際應(yīng)用效果要遠(yuǎn)高于利用Ru()絡(luò)合物對Ti02納米晶電極的效果,在一定程度上提高了光電轉(zhuǎn)化效率,提高了處理農(nóng)藥廢水的效果和質(zhì)量。

3、有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的應(yīng)用前景

通過實(shí)際應(yīng)用效果分析不難看出,光催化氧化具有較好的使用效果,特別是在處理有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的過程中,但是這種處理方式需要較高成本,如果想要大規(guī)模投入應(yīng)用仍有一定困難,但是如果能建立相應(yīng)的合建系統(tǒng),不僅能有效去除有毒物質(zhì),同時還能保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本。在建立合建系統(tǒng)的過程中,主要有活性炭和TiO2及生化法和TiO2等組合方式,相關(guān)人員將TiO2-活性碳組合在一起以降解處理苯酚廢水,TiO2和活性炭進(jìn)行協(xié)同作用,能有效提高處理效率,且活性炭的加入能在一定程度上提高有毒物質(zhì)向TiO2表面遷移的效率,而如果將光催化氧化和生化工藝進(jìn)行有機(jī)結(jié)合以處理印染廢水,從而有效去除COD含量,而光催化氧化技術(shù)在此環(huán)節(jié)中主要起到脫色作用,從整體上提高處理效果。

4、結(jié)語

綜上所述,在處理有機(jī)磷農(nóng)藥廢水之前應(yīng)當(dāng)對其基本特點(diǎn)有較為全面的認(rèn)知和了解,這種農(nóng)藥廢水的COD值較高、毒性大且不具備較好的可生化處理的可能,現(xiàn)階段對于有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的處理主要是通過分解或是除去有機(jī)化合物,在對含磷廢水進(jìn)行濕式氧化法、吸附法和水解法等預(yù)處理之后,對于濃度較高的廢水需要再次進(jìn)行處理,另外,在實(shí)際處理過程中由于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等相關(guān)因素的制約,有相當(dāng)一部分農(nóng)藥廢水尚未經(jīng)過合格處理后就被直接排放,再加上有機(jī)磷農(nóng)藥的需求量的不斷提高,對生態(tài)環(huán)境具有不良影響,這就使得如何有效處理有機(jī)磷農(nóng)藥廢水,成為現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵性問題。(來源:重慶農(nóng)藥化工(集團(tuán))有限公司)

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