高级氧化与生物联合处理含氯酚废水的研究

科技信息卤代酚为持久性有机污染物（POPs），常作为农药、防腐剂生产的废弃物而污染农田和水体[1]。生物处理法是利用天然或人工培育的微生物降解污染物，处理成本低。但由于含卤代酚废水的可生化性差，其生物处理效率不高，跟不上废物大量排放的节奏，运行不稳定。因此，研究含卤代酚废水的高效处理方法和技术具有重要的意义。高级氧化技术对含卤代酚废水处理具有独特的特性，特别是TiO2光催化氧化，TiO2来源充足、活性稳定、无毒害性、对污染物的光催化降解彻底，并且可以利用太阳光作为其反应推动力。但目前高级氧化处理或者氧化剂昂贵，或是太阳光利用率低，致使成本偏高[2]。高级氧化与生物处理联合处理含卤代酚废水的研究方兴未艾[3,4]。这是因为两者存在一定的互补性，若将两者联合，就可能实现高降解效率和低运行成本的结合。本研究采用流化床光催化反应器和固定床生物膜反应器处理含卤代酚废水，并对处理效果进行初步探讨，旨在分析技术可行性，为光催化技术在制药废水处理中的实际应用和此联合工艺的运用提供经验和借鉴。1.试验部分1.1主要试剂和材料4-氯酚（AR），负载型TiO2（自制，载体为平均粒径1～2mm的粗孔硅胶，TiO2膜的负载量为3～5%wt），陶瓷颗粒（平均粒径2～3mm）。1.2反应器及流程简介⑴三相内循环流化床光反应器[5]。三相内循环流化床光催化反应器的结构如图1光催化处理区所示，反应器中间为石英冷阱，内置40W紫外光源；中间是气、固、液三相升流区，外层是降流区；反应器底部安装环状曝气头，产生气泡；由于上浮气泡的作用，在升流区和降流区之间产生密度差，驱使流体夹带负载TiO2颗粒在两区之间循环流动,顶部放大段形成缓冲区使气、固、液分离，处理后的上清液从上部溢流出来，进入接受池1，然后部分泵入反应器循环。反应器高500mm，反应器容积5L。图1光催化与生物联合处理装置示意图⑵固定床生物反应器[6,7]。如图1生物处理区所示，固定床生物反应器为直径100mm的玻璃柱，柱高600mm，柱内填充由活性污泥挂膜后的生物陶粒，填充高度500mm。活性污泥取自某废水处理站，并经过4-氯酚及其光解衍生物驯化。光催化降解到一定程度的溶液经过调节池调节溶液的pH为7.0，从下侧壁入柱上流，从上部溢流出反应器，进入接收池2，然后部分泵入反应器循环。实验过程中控制好溶液的流速和通气量，确保溶液和生物陶粒充分接触