催化微电解+O3/UV/H2O2联合处理农药废水的实验探索

杨成龙

摘 要：分别采用催化微电解、O3UVH2O2和催化微电解+O3UVH2O2组合工艺对农药废水进行处理。结果表明，采用两级催化微电解+O3UVH2O2组合工艺，COD的去除率达到79.2%。

关键词：催化微电解；臭氧；紫外光；农药废水

某农化集团主要产品为乐果、乙酰甲胺磷、杀虫双、杀螟丹、草甘膦等，其产品种类繁多，生产工艺差异很大。生产废水中有机物浓度高，生物毒性大；废水中的苯类、苯胺类、酚类等都存在难降解的苯环结构，直接采用生化处理难以取得理想的效果。因此，选用有效的预处理方式，降低废水的毒性和负荷，对于农药废水的处理尤为关键。

1 实验原理

催化微电解是根据电化学原理，利用铁屑组分中的铁和碳的电极电位不同，当铁屑浸在废水中，其表面的铁与碳能构成完整的回路，电流在成千上万个细小原电池内流动，并在微小原電池的正极与负极上产生电极反应。

电极反应产生具有高化学活性的新生态氢和Fe2+，新生态的氢与废水中的污染物发生氧化还原反应，使难降解有机污染物开环断链；新生态的Fe2+可对污染物产生吸附絮凝作用。

亚铁盐和H2O2的组合称为Fenton试剂，Fe2+作为同质催化剂，有利于H2O2分解产生出羟基自由基OH·，羟基自由基OH·的氧化还原电位高达2.80V，具有极强的氧化性能，故能使许多难生物降解及一般化学氧化法难以氧化的有机物有效分解。

在常规Fenton体系中加入紫外光，将在紫外光的激发下，H2O2的分解速率远远大于单纯的Fe2+或者紫外光催化H2O2分解速率的简单加和，可以提高对有机污染物的处理效率和降解程度，提高H2O2的利用率，减少铁离子的流失。

臭氧是自然界最强的氧化剂之一，其与水中有机物的反应类型有两种，即臭氧的直接氧化与臭氧分解产生的自由基链式反应。在成分复杂的农药废水中，UVH2O2可能受到抑制，在这种情况下中加入臭氧，通过多种反应机理产生羟基自由基OH·，体现出极好的处理效率。

2 废水水质

试验废水主要成分包括甲苯、二氯乙烷、正已烷、甲醇、吡唑甲酸乙酯等。废水COD浓度26594mg/L，NH3N浓度2327mg/L，TN浓度2564mg/L，TP浓度14mg/L，氯离子浓度230mg/L，pH为9.80，具有强烈的刺激性气味。

3 仪器和药品

磁力搅拌器、pHs25酸度计、小型空气泵（4W）、紫外灯（28W）、分析天平、真空抽滤器，臭氧发生器（5g/h）；浓硫酸（98%）、NaOH溶液（30%）、PAM溶液（3‰）、FeSO4·7H2O（分析纯）

4 实验过程

4.1 O3UVH2O2联合处理试验

（1）实验方法：取原水2L用浓硫酸调整pH=3.5，分两次加入FeSO4.7H2O总计30g，通入O3，加入双氧水总计120mL，在紫外辐照下反应4h，用NaOH溶液调整pH至7.5，加入PAM溶液沉淀后抽滤，取上清液为1号样品，经过活性炭吸附30min后为2号样品。

（2）实验结果：经检测1号样品COD 15903mg/L，2号样品COD 14758 mg/L。COD去除率约为45%。采用分段加药的方式反复试验，COD去除率仍然为40%左右，表明单独采用O3UVH2O2联合处理，效果不理想。

4.2 催化微电解试验

（1）实验方法：取原水1.5L用浓硫酸调整至不同pH，加入相同量的填料各0.8L，通入空气搅拌，每隔1小时取上清液测pH值和COD值。

（2）实验结果：随着反应时间的增长，pH逐渐上升，COD逐渐下降，当反应时间达到5h时，COD去除率趋于稳定。催化微电解的最佳pH在3.5左右，反应时间5h，COD的去除率35%。

4.3 催化微电解+O3UVH2O2组合工艺

（1）实验方法：取原水1.5L用浓硫酸调整pH=3.5加入填料0.8L，通入空气搅拌反应5h，测COD。然后将废水转移至另一烧杯中，补酸调整至pH=4，加入H2O2，同时通入臭氧反应3h，反应结束后，用氢氧化钠溶液调节pH 值至7.5，加入少量PAM溶液进行絮凝，静置后取上清液测COD。为强化处理效果，对上清液重复上述实验步骤，H2O2总投加量为100mL。

（2）实验结论：一级催化微电解出水COD为17080mg/L；一级联合氧化出水COD为8876mg/L；二级催化微电解出水COD为6365mg/L；二级联合氧化出水COD为5541mg/L。

5 实验结论

该农药废水通过两级催化微电解+O3UVH2O2联合处理，COD值可以从26594mg/L降低到5541mg/L，去除率达到79.2%，同时原水刺激性气味消失，色度显著脱除。

参考文献：

[1]彭人勇，杨秀娟.O3和O3/ H2O2法氧化处理制药废水的研究[J].环境科学与技术，2011，34（3）：8589.