有机磷农药混合废水处理技术

有机磷农药混合废水处理技术
我国是一个农业大国，也是农药生产和使用大国。

其农药产品中80%是有机磷农药。

有机磷农药属磷酸酯类有机化合物，如甲基对硫磷、伏杀硫磷、敌百草、敌敌畏、乐果、甲胺磷、马拉硫磷等，此类农药废水成分复杂、毒性高、浓度大、难降解有机物成分多、可生化性差，因而处理更困难。

目前针对有机磷农药废水的化学处理方法有物理化学法（气提吹脱法、溶液萃取法、混凝沉淀法）、氧化法（湿式氧化法、光催化法、Fenton试剂氧化法）和焚烧法等〔1）。

这些方法资源、能源消耗量大，降解能力有限，有的还会造成二次污染，因此推广使用较困难。

笔者对采用微波-Fenton-活性炭法处理有机磷农药废水开展了研究，同时考察了该组合工艺中一些关键因素对有机磷农药废水处理效果的影响，并由此得出该组合工艺的最正确运行参数。

1试验部分
1.l试验水质
试验用水为模拟有机磷农药混合废水，即将氧化乐果、敌敌畏按体积比2：1混合后参加蒸镭水配制成不同浓度的溶液。

由于在溶液稀释过程中有机磷会出现不同程度的水解,经多次测量其溶液的CoD见表I o
表1童***回水区和长江干流氮磷浓度
1.2试验设备及药品
试验设备：P80D23N1P-G5（WO）型格兰仕微波炉（改装后带有回流装置）、DHG-9246A型电热恒温鼓风干燥箱、ZDP-150型
震荡培养箱、WFJ2100型可见光分光光度计、E1.104型电子天平。

试验药品：AgNO3、HgSO4、铝酸铁、FeS04∙7H20.30%H202.K2Cr207,上述试剂均为分析纯；浓H2S04,优级纯；活性炭，煤质，柱状，直径为InIn1,***沈民活性炭厂。

1.3试验方法
向装有IOoln1.一定浓度的模拟有机磷农药废水的锥形瓶中，投加一定量的活性炭，将其置于震荡培养箱内于60。

C震荡30OnIin,取出，过滤，以ImOI/1.的H2S04和NaOH调节pH,然后向滤液中投加一定量的FeS04-7H20和30%H202,在一定的微波功率下辐照一定时间后取出，利用快速密闭消解法测其COD,计算COD去除率。

2结果与讨论
2.1废水初始浓度对活性炭吸附去除COD的影响
向5个装有3.0g活性炭的500m1.锥形瓶中，分别投入不同浓度的的模拟废水IOom1.（见表1）,将其置于震荡培养箱内于6（TC震荡30Omin后取出，过滤。

废水初始浓度对COD去除率的影响见图Io
图1废水初始浓度对COD去除率的影响
由图1可知，随着稀释倍数的增加，COD去除率呈现递增的趋势，但当稀释倍数增加到一定程度后，曲线变化趋势出现了缓和。

这可能与有机磷废水的自身特性有关，当稀释倍数增加到一定程度后，有机磷组分发生水解，分子直径有所下降，不利于活性炭吸附（1）,从而一定程度上降低了COD去除率。

从经济角度考虑，对于该活性炭适宜的废水初始COD为360~400mg∕1.（稀释倍数为3000）o
2.2初始PH对COD去除率的影响
向5个装有IOOm1.COD为360~400mg∕1.的废水的锥形瓶中参加3.0g活性炭，将其置于震荡培养箱内于60。

C震荡30OnIin 后取出，过滤，以Imol/1.的H2S04和NaOH调节滤液PH为2.5、3.5、4.5、5.5（原水）、6.5,参加0.3gFeS04・7H20和1.0m1.30%H202,在微波功率为528W的条件下辐照5min,考察初始PH对CoD去除率的影响。

结果说明，随着PH的升高，COD去除率增大，当PH在3.5左右时，COD去除率最大，继续升高pH,COD 去除率反而下降。

这是由于H202在PH为3~4时激发生成・OH的速率最快⑵。

根据反应Fe3÷+∙H02→Fe2÷+H÷+02及Fe2+÷H202fFe3++∙OH+OH-可知：H+浓度过高会影响Fe3+的复原，降低Fe2+生成率，导致体系的催化效率降低;H+浓度过低会抑制H202分解产生具有强氧化性的-0H,不利于CoD的去除。

2.3硫酸亚铁投加量对COD去除率的影响
向5个装有IOOm1.COD为360~400mg∕1.的废水的锥形瓶中参加3.0g活性炭，将其置于震荡培养箱内于60。

C震荡300min 后取出，过滤，调节PH为3.5,向滤液中各参加1.0m1.30%H202,分别投加0・1、0・25、0・3、0・35、0.4gFeS04・7H20,在微波功率为528W的条件下辐照5min o硫酸亚铁投加量对COD去除率的影响见图2o
图2硫酸亚铁投加量对COD去除率的影响
由图2可知，随着FeS04-7H20投加量的增加，COD去除率出现了由增到减的过程。

这是由于当Fe2+投加量缺陷时,作为催化剂缺陷以催化全部H202产生∙0H,而Fe2+投加量过大会发生如
下反应：Fe2++∙0H-Fe3++H0-,不仅消耗了
•0H,还会使H202分解速度加剧，从而阻碍了反应的有效进程。

另外，过量的Fe3+与H0-生成沉淀会增加反应完毕后过滤的难度。

适宜的FeS04∙7H20投加量约为0.25g o
2.4H202投加量对COD去除率的影响
向5个装有IOOm1.COD为360~400mg∕1.的废水的锥形瓶中参加3.0g活性炭，将其置于震荡培养箱内于60。

C震荡300min 后取出，过滤，调节pH为3.5,向滤液中各加0.25gFeS04・7H20,摇匀后分别投加30%H2020.5、0.75、1.0、1.25、1.5m1.,在微波功率为528W的条件下辐照5min0H202投加量对COD去除率的影响见图3o
图3H202投加量对COD去除率的影响
由图3可知，随着H202投加量的增加，COD去除率先增大后降低。

这是由于：当H202投加量缺陷时，不能产生足够的・0H,另外还会出现前边类似Fe2+过量时的情况。

而当H202投加过量时，会发生如下反应：-0H+H202-H20+-H02,而・H02的氧化能力远不及∙0H,反而消耗了∙0H,使COD去除率下降。

适宜的30%H202投加量为1.OnI1.。

2.5微波功率对COD去除率的影响
向5个装有IOOm1.COD为360~400mg∕1.的废水的锥形瓶中参加3.0g活性炭，将其置于震荡培养箱内于60。

C震荡300min 后取出，过滤，调节PH为3.5,向滤液中各参加
O.25gFeS04∙7H2O,1.0m1.30%H202,在微波功率为136、320、528、680、720W的条件下辐照5min,考察微波功率对COD去除率的影响。

结果说明，随着微波功率的提高，COD去除率逐渐升高。

当微波功率为680W时，COD去除率到达88%,当微波功率提高到720W 时，COD去除率到达89.1%。

由于二者CoD去除率差异不大，且当微波功率超过700W时，反应较为激烈，难于控制且不利于回流冷凝，因此本试验微波功率设为680W o
2.6微波辐照时间对COD去除率的影响
向5个装有IOOm1.COD为360~400mg∕1.的废水的锥形瓶中参加3.0g活性炭，将其置于震荡培养箱内于60。

C震荡300min 后取出，过滤，调节PH为 3.5,向滤液中各参加1.0m1.30%H202,0.25gFeS04∙7H20,调整微波功率为680W,辐照时间分别为1、3、5、7、9min,考察辐照时间对COD去除率的影响。

结果说明，随着微波辐照时间的延长，COD去除率逐渐升高，辐照7min时，COD去除率达89%以上，出水COD已达国家V类水质标准。

从经济角度考虑，本试验选择微波辐照时间为7min o
2.7多种工艺比照试验
取若干IOOm1.COD为360~400mg∕1.的废水于500m1.锥形瓶中，分别采用单独微波辐照法（功率为680W）、单独FentOn试剂法（FeSo4-7H200.25g,30%H2021.Om1.）.微波—Fenton-活性炭法（FeS04-7H200.25g,30%H2021.Om1.,微波功率528W,活性炭投加量3.Og）开展试验，作用时间分别为1、3、5、7、9min o 不同工艺的处理效果见图4。

图4不同工艺处理效果
由图4可知，微波-Fenton-活性炭法的处理效果最正确，这是由于在微波诱导下，H202分解产生・OH的速度加快，表达了微波与Fenton试剂的协同氧化作用，同时，活性炭作为微波敏化剂，
在微波作用下表面温度迅速上升产生许多高能“热点”，催化了化学反应，进一步提高了对有机磷分子的降解能力。

3结论
(1)采用微波-Fenton-活性炭法处理IOOm1.COD为360~400mg∕1.的有机磷农药混合废水，其试验过程为：向放置废水的锥形瓶中参加3.Og煤质活性炭，将其置于震荡培养箱内于60。

C震荡30Omin后取出，过滤，调整PH为3.5,向滤液中投加O25gFeS04-7H20,1.0m1.30%H202,在微波功率为680W的条件下辐照7min。

在此条件下，COD去除率平均达89%,出水CoD可达国家地表水V类标准。

(2)微波-Fenton-活性炭法由于在微波诱导作用下加强了Fenton试剂产生的∙OH对有机磷分子构造的攻击性，对废水中有机物的降解起到了强化作用，特别是对敌敌畏和氧化乐果这样比一般有机磷分子更稳定、毒性更强的物质，能够取得较好的降解效果。

(3)活性炭作用主要表达在两个方面：一是吸附作用，二是催化作用。

反应的初始，活性炭以吸附为主；随着反应的开展，在微波条件下活性炭及其周围温度迅速上升，使吸附质以及浓集在活性炭表面附近的有机质在高温下迅速分解，这种将微波能量聚集并释放给水中污染物使之氧化分解的结果说明，活性炭的作用符合催化剂的定义。