來源:發布時間:2020-06-10 15:44點擊率:
農藥廢水由于其高濃度,高毒性和復雜的污染物組成而成為現代工業廢水處理中的問題之一。使用有效和經濟的過程來處理農藥廢水對于環境保護和可持續發展至關重要。 。本文概述了現階段農藥廢水處理的研究現狀,介紹了物理,化學和生物方法中包括的各種農藥廢水處理技術,分析了其原理和成就,并介紹了多種組合工藝以及對農藥未來研究的前景廢水處理。
關鍵字:農藥廢水;處理過程;研究進展農藥工業的發展。根據國家統計局的數據,2018年我國化學農藥產量為208.3萬噸。據不完全統計,全國農藥行業每年排放廢水約15億噸,但已處理廢水總量的7%,所處理標準的比例較小,僅占處理總量的百分之幾。 [1]。農藥廢水是一種難處理的高濃度有毒有機廢水,其特點是廢水成分復雜,水質不穩定,有機物濃度高。如果處理不當,即使將少量這些物質(pg / L至ng / L)混入生活飲用水中,長期飲用此類水也可能使居民面臨相應的健康風險,例如癌癥,遺傳異常和神經發育障礙和免疫系統受損[2]。如果不經處理就將其排放,還會對周圍環境,地下水和水生生物造成嚴重影響[3]。
農藥廢水處理的主要目的是最大程度地減少污染物的濃度。目前,我國在農藥廢水處理研究中已基本形成了三種處理方法:物理方法,化學方法和生物方法,并在上述三種方法相結合的方法的基礎上。本文將簡要介紹各種方法。
1物理方法
1. 1提取方法
提取方法是將原始溶液中的不溶物添加到原始溶液中,并且將較大部分的溶質溶解度溶劑利用溶液中各成分對新添加的溶劑的溶解度差異,從而將在新添加的溶劑中具有高溶解度的溶質替換為新的溶劑,從而實現分離純化原始溶劑中組分的用途溶液的用途。目前,大多數使用液膜萃取法和復合萃取法。例如,可以利用酚類物質在有機溶劑和水中的溶解度差異較大的性質,可以將有機萃取劑與含酚廢水混合,然后將酚類物質以更大的溶解度轉移到有機相中,并提取苯酚類物質以去除廢水中的苯酚[4]。
1。2汽提法
汽提法是指將載氣吹入廢水中使氣體和液體充分接觸,使溶液中的氣體中的某些揮發性物質變成氣體,從而達到凈化溶液的目的。如果載氣是水蒸氣,則稱為汽提;如果載氣是空氣,則稱為吹出。牟帥等[5]研究了氣提法在高氨氮廢水處理中的應用。實驗結果表明,采用氣提技術處理高濃度含氨廢水的氨氣脫除技術設計,可以達到4000 mg / L以上,脫除NH3-N的比例可以達到99%以上,氣體脫氨技術還可以將濃氨轉化為銨鹽,以進行回收和再利用,從而提高經濟效益。
1. 3吸附法
吸附法分為活性炭吸附法和樹脂吸附法。吸附是一種使用活性炭,樹脂和其他多孔固體吸附廢水中一種或幾種污染物,以回收或去除某些污染物,從而凈化廢水的方法。唐學輝等。 [6]研究了粉末活性炭(PAC)對被有機敵敵畏,敵百蟲和百菌清污染的原水中的應急處理效果。去除量隨著PAC用量和吸附時間的增加而增加。污染源的特性對吸附有一定影響,溫度對吸附影響很小。最大PAC可以處理超過標準的敵敵畏26倍,敵敵畏10倍和42倍。氯噻酮。
1. 4沉淀法
沉淀法是在溶液中加入絮凝劑,用該絮凝劑消除小顆粒之間的排斥力,使小顆粒接觸并聚集。分解成大顆粒并破壞事實證明,溶液中小顆粒的作用力是均衡的,大顆粒被沉降,從而達到了凈化農藥廢水的目的。根據機理,凝結可分為四類:壓縮雙電層,吸附電中和,吸附橋聯和沉積物網捕集[7]。絮凝劑按主要化學成分可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑。無機絮凝劑包括無機絮凝劑和無機高分子絮凝劑,如:硫酸鋁,氯化鋁,硫酸鐵,氯化鐵等,有機絮凝劑包括合成有機絮凝劑。聚合物絮凝劑,天然有機聚合物絮凝劑和微生物絮凝劑,例如聚丙烯酰胺和甲醛雙氰胺。
1. 5膜分離方法
對于溶液,膜分離方法利用了選擇性的滲透性。膜從溶劑中分離出某些離子,分子或顆粒將溶質通過膜的過程稱為滲析,將溶劑通過膜的方法稱為滲透。廢水處理中常用的膜分離方法包括電滲析,反滲透,微濾,超濾和納濾。與其他物理方法相比,該膜分離方法無相變,能耗低,工藝簡單,無環境污染。 ,易于實現自動化等優點。張欽庫等。 [8]研究了使用膜分離技術處理百草枯生產廢水。實驗研究發現,當納米濾膜和反滲透膜在最佳條件下運行時,氨氮截留率可分別達到37%和37%。 65%。如果對反滲透膜產水進行進一步處理,可以將廢水排放到標準水平,從而實現企業的清潔生產。
1. 6離子交換法
離子交換法是使用含有特殊官能團的改性樹脂來純化農藥廢水的方法,它使用離子交換劑A來分離農藥中的可交換基團。溶液以及溶液中各種離子之間的離子交換功能。樹脂具有化學性質穩定,使用壽命長,使用條件溫和等優點,因此用樹脂處理農藥廢水具有很大的研究價值。史喜成[9]利用離子交換技術對殺蟲雙農藥廢水進行了綜合處理研究。首先采用正交試驗法確定工藝條件,然后對離子交換塔前廢水的pH值,離子交換等主要因素進行優化。優化塔內廢水的流量和樹脂的添加量。 。最后確定了離子交換技術的處理條件。動態吸附率可達43%,靜態吸附率可達40%。
2化學方法
農藥廢水的化學處理方法是指通過不同方式去除農藥廢水中的污染物或將其轉化為農藥的化學反應和傳質作用。否有害物質的降解處理方法大致可分為:焚燒法,電滲析法(離子膜電解技術)和氧化法。
2. 1焚化方法
焚化方法用于處理高溫(約1000°C)和足夠的氧氣以燃燒高濃度有機廢水的農藥廢水,主要燃燒其廢水。易燃部件或惰性部件。在高溫焚燒下,所有可燃物都會燃燒,僅留下灰塵和不燃物,可用作合適的填料。焚化后的農藥廢水可以將一些有毒有害物質轉化為無害物質(二氧化碳和水),并可以回收熱能。焚化方法的最大優點是無需處理垃圾,也無需考慮垃圾填埋場的選擇。然而,焚燒方法仍然存在諸如大氣污染和高運營成本的問題。張永梅等[10]采用焚燒法處理高濃度有機農藥廢水。在實驗中,使用循環流化床焚燒爐將有機物轉化為無害物質,達到了排放標準。實驗結果表明,采用焚燒法處理農藥廢水,可使廢水處理系統的減負荷運行更加穩定,經濟性和可操作性極佳。
2。2電滲析方法
經過預處理,農藥廢水中仍含有大量的鹽分和毒性,直接排放會污染環境。電滲析方法可以解決這個問題。電滲析法作為一種膜處理技術,可以通過半滲透膜的選擇性滲透與電化學結合,以高溶解度的方式去除鹽類,從而進行分離純化。電滲析已被廣泛用于處理含鹽農藥廢水。電滲析法處理效率高,裝置設計靈活,經濟節能,操作方便。但是,它不能除去溶解度低的鹽和不帶電荷的物質,因此仍然有一定的局限性。關穎等[11]開發了一種新型膜電解反應器,用于通過電滲析處理含鹽農藥廢水。他們將傳統的三腔膜電解反應器(RT)與改進的新型反應器(RN)的運行結果進行了比較。結果表明,RN比RT具有更好的處理效果,具體表現為農藥廢水中有機物的直接降解,脫鹽效果更好,電流效率更高。
2.3氧化法
氧化法通常以氧化劑和氧化法為特征,大致可分為臭氧氧化法,芬頓氧化法,光催化氧化法,濕式氧化法方法。
2. 3. 1濕式氧化法(WAO)
濕式氧化法使用氣態氧氣(通常是空氣)在高溫高壓下將農藥廢水中的有機物轉化進行氧化轉化為CO2和H2O。該方法主要適用于高濃度,高毒性,重污染的有機農藥廢水。濕式氧化法的優點是縮短了廢水的停留時間,減少了所需反應條件的難度,并提高了氧化效率。然而,濕式氧化法的設備運行成本較高。在濕式氧化法中,濕式催化氧化法(WACO)是使用最廣泛的方法。濕式催化氧化法降低了反應溫度和壓力,縮短了操作時間,提高了工業利用率。 Yang Min [12]等人使用催化濕式氧化反應裝置處理農藥廢水。經濕催化氧化處理后的農藥廢水中的有毒物質已轉化為無毒物質,生物大分子也被降解為可降解的小分子。
2. 3。 2臭氧氧化法
臭氧具有很強的氧化能力,被廣泛用于化學工業,特別是農藥廢水,特別是生物難處理廢水的處理。臭氧氧化方法通常結合使用臭氧發生器和氣-水接觸設備,并且通常用空氣或含氧量低的臭氧處理。臭氧氧化法的優點是反應時間短,反應過程易于掌握,沒有二次污染,但臭氧利用率低,功耗高。張毅等。 [13]使用DHX-LY-1臭氧發生器處理模擬的有機磷農藥廢水。結果表明,臭氧氧化法處理有機磷農藥廢水是可行的,如果有固體催化劑,效果更好。
2. 3. 3 Fenton氧化方法
Fenton氧化方法使用由Fe2 +和H2O2組成的系統(其中Fe2 +作為催化劑)生成具有強氧化性的羥基屬性。該堿使難以在農藥廢水中降解的有機物發生氧化分解。吳其默等。 [14]使用芬頓試劑在強酸條件下處理除草劑母液廢水,發現去除率更高,生化處理的主要環節大大減少。
2. 3. 4光催化氧化方法
光催化氧化方法以半導體為催化劑,通過光源照射產生一系列氧化還原反應,分解有機和有機化合物農藥廢水中的無機污染物。由于其二次污染低,無毒,反應速度快,降解效率高等優點,已被廣泛用于農藥廢水的處理。嚴丹等。 [15]使用納米光對敵敵畏農藥廢水進行了催化氧化實驗。實驗結果表明,光催化氧化技術可以較好地處理濃度為1000 mg / L的敵敵畏農藥廢水,其COD去除率可達40%。
2。4拐點氯化法
拐點氯化法的原理是在農藥廢水中添加足量的氯或次氯酸鈉,將廢水中的氨氮轉化為氯氣,從而去除氮。廢水[16]。反應可以表示為:
NH + 4 +1。 5HClO→0。 5N2 + 1。 5H2O + 2。 5小時+ +1。 5Cl-
隨著引入氯氣,隨著氯氣量的增加,廢水中的氨氮濃度降低。在某一點,氨氮濃度為0,農藥廢水中的氯含量也處于最低狀態。這稱為轉折點。楊宏新等。 [17]使用拐點氯化法研究農藥廢水中的氨氮。研究了拐點加氯技術對農藥公司生產廢水中氨氮去除的影響,并且還影響了各種拐點氯。分析了影響因素并獲得了最合適的操作條件。在此操作條件下,氨氮去除率達到80%。但是,拐點氯化法的缺點是氯化污水中殘留有氯。氯與水中的有機物反應形成有機氯化物,容易造成二次污染。還需要通過活性炭過濾器吸附將其除去。
3生物方法
3. 1活性污泥法
活性污泥法是克拉克和蓋奇于1913年在英國曼徹斯特的污水實驗站發明的。 ,它被廣泛用于處理各種廢水?;钚晕勰喾梢匀コ鬯锌扇苄院湍z體生化有機物以及活性污泥吸附的懸浮固體。傳統的活性污泥法是廢水中需氧生化處理系統中使用最廣泛的方法,對污水處理有極好的效果,但由于微生物的降解作用,其曝氣池的前端氧氣供應容易不足,因此進水口的有機負荷不應太高。因此,近年來,出現了許多改進的活性污泥工藝。例如,A-A-O工藝可以去除污水中的氮和磷,同時去除有機碳污染物。還開發了SBR工藝來防止污泥膨脹并提高效率,特別是對于難降解有機物的降解。邱毅[18]采用推折式鼓風曝氣活性污泥法處理有機磷農藥廢水,各項指標均達到85%以上。
3.2生物膜法
生物膜法是一種在充足的氧氣供應條件下用生物膜穩定和凈化廢水的處理方法。生物膜由高度致密的生態系統組成,該生態系統由需氧細菌,厭氧細菌,真菌和藻類組成。處理技術包括生物過濾器(普通生物過濾器,高負荷生物過濾器,塔式生物過濾器等),生物旋轉盤,生物流化床和生物接觸氧化設備。生物膜法具有比表面積大,污泥產生率低,去除率高等特點,可用于農藥廢水的深度處理。莊艷等。[19]使用懸浮復合載體和流化載體來改變農藥廢水生化處理的A / O懸浮過程。懸浮載體的最后兩個階段的平均COD去除率分別為90.06%和91.42%。 ,流化載體分別為93.73%和93.68%,兩級懸浮載體的氨氮去除率分別為23.59%和55.42%,流化態分別為68.97%和90。二十一%。這表明生物膜法明顯優于懸浮活性污泥法。
4組合法
隨著傳統方法的不斷成熟和新工藝的不斷出現,考慮到實際農藥廢水中各組分的復雜性和較大的毒性,在實際生產和應用中,單一方法的使用過程往往不能取得令人滿意的效果,而組合方法往往可以更有效地解決更多的問題,因此組合方法已越來越多地用于生產中。
Fenton氧化法作為一種經典的廢水處理方法,結合近年來火熱的Fe / C微電解法,已經形成了一種新型的聯合工藝。更好的進步。在處理草甘膦廢水時,閆冰[20],夏景芳[21],黃艷梅[22]等只能通過單一的Fe / C微電解法或Fenton氧化法將COD降低約75%。李祥等[23] Fe / C微電解與Fenton氧化相結合的方法使COD和甲醛的清除率達到90%以上,廢水達到了工業二級廢水排放標準。
化學方法和生物學方法的聯合處理通??梢匀〉酶玫男Ч?。程明等。 [24]結合Fe / C微電解和生物方法在適當條件下實現了排放廢水中COD和其他有害物質的排放。吳菊珍等。 [25]采用Fe / C微電解+ Fenton氧化法+厭氧和好氧生物處理相結合的工藝對于處理難處理的農藥廢水非常好。使出水達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)的第一級。
此外,Chen Jing等。 [26]還使用硫酸亞鐵絡合物沉淀-H2O2對農藥化工廠產生的甲基磺草酮生產廢水進行了小型測試實驗,氰化物-三效蒸發+鐵-碳微電解-Fenton氧化聯合工藝用綜合廢水和生活廢水處理來處理農藥生產廢水,以除去和減少廢水中的氰化物,鹽,化學需氧量等,以提高廢水的生物降解性,然后進行混凝沉淀和生化處理該方法在化學需氧量去除,氰化物去除等方面均取得了良好的效果,使廢水能夠滿足《廢水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準的要求。
5結論
農藥廢水由于其對環境和人類的巨大危害而受到廣泛關注。農藥廢水處理技術復雜,有其自身的優點和局限性。例如,物理方法中的吸附方法具有很強的吸收能力,但是吸附劑通常更昂貴并且再生成本高?;瘜W方法中的光催化氧化方法操作簡單,但是需要光催化劑,并且成本高。濕式氧化法處理效果好,但操作復雜,能耗高。如何將不同的方法結合在一起,并與其他污水處理部門形成耦合過程,從而可以組合起來以優化農藥廢水的處理效果,將成為今后研究的重要方向。除了結合現有的更成熟的技術外,研究人員還需要開發新技術并探索更有效地處理農藥廢水的方法。