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1億m3，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(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)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(jià)值，利用生物法對(duì)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(shí)其應(yīng)用設(shè)備具有較高自動(dòng)化水平，在處理過程中能盡可能避免有毒物質(zhì)殘留。同時(shí)，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(duì)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(shí)，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(huì)在一定程度上提高處理費(fèi)用，且無法對(duì)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(duì)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(duì)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

在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(duì)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(jí)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(duì)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(shí)候，金屬量的增加會(huì)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(shí)在合理范圍紙內(nèi)的，同時(shí)，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，Pt、Pd、W、Ag、Au,及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(shí)，現(xiàn)階段常用二元復(fù)合半導(dǎo)體主要有TiO2/SiO2、Y2O3/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(shí)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(shí)，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(Ⅱ)絡(luò)合物對(duì)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(shí)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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）