常熟小型含磷废水处理设备 技术咨询

TiO2具有优异的光催化活性，可将废水中的有机物彻底氧化成为CO2、PO43-、SO42-、NO3-、卤素离子等无机小分子，达到完全无机化的目的。Blake在一篇综述中详细罗列了300多种可被光催化的有机物。但粉末状的催化剂存在回收和分离的难题，其他形态的TiO2粉体光催化活性材料，主要有介孔材料、纳米线和纳米管等，也有学者对载体负载的TiO2光催化现象做了研究，如陈士夫以玻璃纤维为载体降解低浓度的有机磷农药。高浓度粪便污水经过收集首先进行生物处理，COD从几千mg/L降低到了300-400mg/L，但是进一步降解有机污染物、消除色度生物处理无法达到。

本研究采用溶胶-凝胶法制备TiO2光催化剂，并负载于80目不锈钢丝网上，在小型光催化反应器中对不同条件如曝气量、催化剂用量、溶液pH值、氧化剂H2O2浓度对高浓度粪便污水的深度光催化降解性能进行分析。

1、试验装置及方法

1.1 小试实验装置

实验使用有机玻璃的静态圆柱形浸没式反应装置，装置外壁粘贴铝箔纸，紫外灯功率15W，波长<380nm，小试装置截面直径为6.5cm，高40cm，容积1.2L，不锈钢网以一定的距离固定在容器壁之间，紫外灯穿过负载二氧化钛的钢丝网，每片钢丝网负载量基本相同。在底部设置曝气装置，侧壁开取样口。

1.2 负载型纳米TiO2光催化剂的制备

本实验选取Sol-Gel法制备TiO2光催化薄膜，取1体积钛酸丁酯在快速搅拌的情况下缓慢加入5体积的无水乙醇，搅拌1小时中得到A溶液；往5/3体积的无水乙醇中一次加入1/3体积水和5/3体积乙酸（抑制剂），混匀得到B溶液。将B溶液在剧烈搅拌的情况下缓慢加入A溶液中，搅拌一小时，静置24小时得到二氧化钛前驱体溶胶。

负载材料选用80目钢丝网，将80目不锈钢网剪成所需形状，进行预处理，预处理方法：①使用2mol/LNaOH溶液浸泡30min；②使用pH=1.5的盐酸浸泡30min；③清水超声震荡清洗20min；④乙醇清洗若干次；⑤将预处理好的不锈钢丝网烘干待用。将不锈钢网浸入溶胶-凝胶溶液中1min，将网片缓慢取出，将其放入烘箱70℃加热3min取出晾至室温，此时将其视为镀膜一次。按照以上操作，重复镀膜10次，将其放入马弗炉中250℃煅烧1h，再升温至450℃煅烧1h，制得TiO2/80目不锈钢网膜，此时将以上操作视为负载一次，依上操作，可进行多次负载。实际操作中通过调整镀膜次数和负载次数将每片不锈钢网的二氧化钛负载量控制在0.2g/片左右。

1.3 实验方法

利用以上小试装置进行静态试验，试验选用15W紫外灯光源，铁路高浓度粪便污水量为1L，每小时取水样一次，测定其中COD含量，COD的测定方法采用****法。通过改变负载量的大小、污染物的浓度、pH值、氧化剂浓度等条件，分析纳米TiO2光催化剂的性能，得出结论。

2、结果与讨论

2.1 混凝沉淀对处理效果的影响

取1L经生物处理后铁路站段高浓度粪便污水，加40mg/L混凝剂Al2(SO4)3•18H2O混凝沉淀，混凝前后污水COD的变化如下：

混凝前原水COD：365.7mg/L；混凝后废水COD：359.6mg/L。

由此可见混凝沉淀预处理对此污水COD的去除影响很小，同时对色度的去除效果也不明显，说明原废水中SS较小，主要为小分子有机物，大分子有机物或处于悬浮状态的物质在前期生物处理中已经去除，但COD和色度都还没有达到国家排放标准，所以需要进一步采用光催化氧化法深化处理。

2.2 催化剂用量对处理效果的影响

取1L经生物处理后铁路站段高浓度粪便污水于反应器中，不调整pH值（pH=5.08），打开15W紫外灯作为光源，改变催化剂用量分别进行以下四组试验