远紫外光催化氧化处理餐饮废水优化研究

第39卷第6期2010年12月船海工程SHIP＆OCEANENGINEERINGVo1．39NO．6Dec．2010远紫外光催化氧化处理餐饮废水优化研究占伟，丛培龙，刘冬放，李道圣，郑军，康建雄(华中科技大学环境科学与工程学院，武汉430074)摘要：以TiOz为催化剂，采用远紫外光催化法对餐饮含油废水进行预处理，研究光照时间、油脂浓度、pH、Ti02各因素对其处理效果的影响。结果表明：光催化可以大幅降解油脂。光催化氧化技术正交实验表明，各影响因素对油脂去除率影响程度不同，光催化技术可以有效处理餐饮废水，可作为后续生物处理的预处理技术。关键词：光催化；餐饮废水；油脂；去除率中图分类号：U698．7文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)06—001004餐饮废水的成分复杂，可溶和非可溶的有机物含量高。由于餐饮废水中含有大量的有机物，如未经处理直接排放至江河湖海，会导致水体的富营养化。餐饮废水油脂含量较高，不利于生化处理，因此需进行前期预处理以保证后续深度处理的顺利进行。光催化氧化技术作为一种新型的高级氧化技术，可以完全破坏大多数污染物而不形成中间产物，使用空气或氧气氧化剂，具有价廉、安全的优点。光催化作为一种环境友好的处理技术，广泛应用于印染废水，含酚废水和餐饮废水的处理中l】]。利用远紫外光直接处理餐饮废水，打开油脂分子链，有利于后续生化处理。1实验1．1实验装置实验光催化氧化反应器工作原理见图1。图1实验装置反应器由紫外光灯管和灯管外的石英套管及最外层的不绣钢管组成，反应器的有效容积为14I。餐饮含油废水流经套管时经185nm紫外10收稿日期：2010—0604修回日期：2010—07—01作者简介：占伟(1983一)，男，博士生。研究方向：水污染控制技术E-mail：zw7789818@gmail．corn光照射，在生成的光催化氧化的作用下得到降解；光源为丹麦JIMCO公司79W3297型紫外光灯管，定波长185nm、光强225／lW／cm。1．2实验步骤向光催化反应器中加14L的废水，开启紫外灯，开始计时，达到光照时间后取水样进行分析，测定油脂去除率。2结果与讨论2．1影响光催化处理效果的因素2．1．1光照时间在利用光氧化技术处理废水过程中，光照时间是影响处理效果的重要因素。实验以油脂浓度质量为1500mg／I的废水为对象研究光照时间的影响，结果见图2。哥·啪翟罢图2光照时间对油脂去除率的影响紫外线对油脂的去除效果比较明显，在1O～15min前变化比较大，20min后变化趋势变缓和，20min时去除率为47．5，30min时最大去除率为51．9。考虑到原水油脂质量浓度较高(1500rag／L)，获得以上转化率已较为满意。紫外线氧化预处理的主要目的是去除油脂，改善后续生物处理的处理效果，从效果和经济的角度出发应选择20min为最佳实验光照时间。2．1．2油脂初始质量浓度远紫外光催化氧化处理餐饮废水优化研究——占伟，丛培龙，刘冬放，李道圣，郑军，康建雄受排放时问，季节变化，企业规模及当地饮食习惯等诸多因素的影响，餐饮废水质量浓度是波动的，废水中的油脂质量浓度也在一定范围内变化。为此，考察油脂质量浓度对处理效果的影响，见图3。15rain20rain图3油脂初始质量浓度对去除率的影响在光照时间为15~20min时，油脂的去除率有一个先上升再下降的变化。油脂初始质量浓度在500~I500mg／L时的油脂的去除率随着浓度的升高而升高，而大于1500mg／L时去除率却随着油脂质量浓度的升高而降低，在油脂质量浓度为1500mg／L时去除率最高(15min时为39．9，20min时为47．9)，过高和过低的浓度都不利于去除率的提高。2．1．3pH值通过投加H2SO或NaOH来调节pH值。油脂初始质量浓度为1500mg／L，光照时间20rain，实验结果见图4。图4pit对油脂去除率的影响在pH值小于5时，随着pH值的增高，紫外线对餐饮废水的处理效果有所提高，主要是因为在pH<5时，紫外线产生的臭氧主要以间接反应为主，即以产生的·oH作为主要氧化剂，反应速率更快；且在碱性条件下，0H一可以阻止·oH生成的链反应。同时在酸性环境下，有利于CO的溢出；而在碱性环境下，不利于CO。的溢出，影响了油脂降解反应链，从而不利于油脂的降解。因此，在实验中最佳的pH值为5。2．1_4Tio2投加量实验所用的催化剂为纳米级TiO，包覆在多孑L纳米氧化硅粒子表面，大大增加了催化剂的比表面积，有利于油脂的吸附，从而增大了反应几率。二氧化钛投加量对油脂去除率影响见图5。碍8O706OS5O塑40起O1O2O3O405O6OTiO投加量／(rag‘L)图5二氧化钛投加量对油脂去除率的影响反应条件为：油脂质量浓度1500mg／L，pH一5，光照时间2