一种含草铵膦废水处理解决方法

作者：admin 发布日期：2021-07-24 22:47

前言
草铵膦，又名草丁膦，是一种非选择性叶面喷施的有机磷除草剂，具有高效、低毒、广谱的特点。1979年由联邦德国赫司特(Hoechst)化学公司首先合成开发(后归属于拜耳公司)。草铵膦有内吸作用，能抑制谷氨酸酰胺合成酶的合成，导致植物体内氮代谢紊乱、氨的过量累计、叶绿体的解体，从而使光合作用受抑，最终导致植物死亡。草铵膦具有很强的除草活性，对40多科的植物有防除作用，包括单子叶和双子叶、一年生和多年生、草本和灌木等植物。对农作物安全、活性高、杀草谱广、药害小，是目前转基因性作物理想的除草剂，应用前景非常广阔。
草铵膦属广谱触杀型除草剂，内吸作用不强，与草甘膦杀根不同，草铵膦先杀叶，通过植物蒸腾作用可以在植物木质部进行传导，其速效性间于百草枯和草甘膦之间。

表1 草甘膦、草铵膦和百草枯对比

随着除草剂的广泛使用，引发的环境污染废水处理问题日益严重，目前草铵膦含磷废水的处理方法主要包括生化法、高级氧化法、吸附法和燃烧法等，其中以生化法为主。焚烧法需增浓，同时能耗巨大，焚烧过程中会带来严重的二次污染，可行性较低。
一、生物法
有机化合物的生物降解在我国水处理应用中很普遍。在生物降解草铵膦过程中，微生物代谢导致草铵膦被分解成较小的分子，且参与生物降解的酶通常只会产生无害分子，所以选择生物法降解有机污染物是生态目有效的。但是，生物法一般需要很长的分解时间和合适的微生物生长条件才能达到应有的效果。大多数研究使用草铵膦作为磷源，极少使用草铵膦作为氮源或碳源，但在微生物的生长和代谢过程中，其对碳源的需求远远高于氮源或磷源。因此，使用草铵膦作为碳源的微生物可以获得更高效率的去除过程。
二、高级氧化法
光催化氧化作为一种高效率去除草铵膦的方法被越来越多的人所研究。光催化氧化作为一种高效率去除草铵膦的方法被越来越多的人所研究，其中，TiO₂因其带隙为3.2eV，只能利用4％的太阳射，这使得研究者不断地寻求其他光催化剂。近年来，钨酸铋由于其稳定性、化学惰性和光催化活性优良，在有机污染物的光降解方面受到了较多关注，但其光生电子和空穴的结合也限制了钨酸铋的光催化活性。传统芬顿工艺存在氧化剂和铁离子的持续损失、固体泥形成、试剂搬运，以及运输储存的高成本和风险等缺点，电芬顿工艺则解决了上述问题。相较于其他高级氧化法，电化学它不仅提供了较高能量效率，还不添加化学品。如今在草草铵膦浓度小于200mg/L，电化学氧化法可以完全实现矿化。
赵泽华等选用石墨板作为三维电催化装置的阳极，不锈钢板作为阴极，以活性炭颗粒作为粒子电极进行反应，研究了三维电催化氧化技术处理草铵膦农药废水的效果；并考察了电流密度，极板间距，电解时间，初始浓度，pH值和粒子电极用量等因素对其处理效果的影响。实验结果表明，在废水初始浓度为300mg·L^-1，反应时间为90min，极板间距为4cm，pH值为5，电流密度为31.5mA·cm^-2，粒子电极的用量为3.08g·L^-1的条件下，废水的COD去除率为83.48%。三维电催化氧化技术通过减小粒子间距改善电荷传质效果；电流效率的提高也促使废水的处理效果显著提升。
二、吸附法：
吸附法由于其设计筒单、无毒等优点，被广泛应用于废水处理领域。几十年来，很多人采用了不同的材料吸附去除水环境中的草铵膦。吸附剂大多使用生物炭，比如活性炭，其成本低、具有高度的芳香性和多孔性结构，这些特点可以提高去除效率。此外，化学改性方法可以有效地改性生物炭表面性能，以获得较高的吸附性能，如用硫脲改性粪制备的生物质炭使得表观吸附量增加。
吸附法是一种可选择的有效草铵膦处理方式，但也存在一些缺点，即吸附剂对草铵膦没有选性。因此，当废水中含有很多其他污染物，且其浓度高于草铵膦时，即使草铵膦与某些吸附剂的亲和力很好，也很难将吸附法作为一种主要处理技术，只有在废水中的其他污染物浓度不高而草铵膦浓度较高的情下，吸附法才有利于去除草铵膦，并且吸附后的残渣处理，也需要进一步研究。
海普吸附+RRP工艺（废水资源化）可以针对性地将草铵膦废水中的有效成分吸附富集，通过脱附过程实现有效成分的回收利用，处理后的废水可通过生化处理达标排放。
3.1海普定制化处理工艺
江苏海普功能材料有限公司致力于高性能吸附剂和催化产品的研发和产业化。通过多年的自主研发，在离子交換技术与吸附技术、纳米无机材料杂化技术等方面具有可领先的专业技术，实现吸附和催化产品的系列化，并成功应用于环境保护和资源循环领域。海普以自主研发的系列高性能吸附剂和催化产品为核心，配合自主开放的工艺技术，海普已成为专业的环保治理与源循环领域的解決方案供应商。
海普吸附+工艺核心特种吸附材料能针对性地吸附废水中的草铵膦，对草铵膦能做到高效吸附且脱附彻底，脱附后的废水草铵膦含量大大降低，草铵膦被吸附回收，返回生产环节使用，实现废水的资源化利用。
采用海普的吸附工艺处理含草铵膦废水时，将废水预先过滤去除其中的悬浮和颗粒物质，然后进入吸附塔吸附，吸附塔中填充的特种吸附材料能将废水中的草铵膦吸附在材料表面，吸附饱和后，再利用特定的脱附剂对吸附材料进行脱附处理，使吸附材料得以再生，如此不断循环进行。废水吸附处理工艺流程见下图。

图1 工艺流程图

3.2技术优势
1.海普吸附+RRP工艺（废水资源化）能高效去除废水中的草铵膦等物质，去除率高，吸附出水可生化处理达标或根据企业需求进行处理；
2.可回收废水中的草铵膦，提高资源的利用率，增加企业的经济效益；
3.设备投资少，运行费用低，工艺先进可靠，无二次污染；
4.模块组件形式，自动化程度高，操作简单。
四、小结
在上述方法中，吸附法不会破坏草铵膦结构，如果废水中草铵膦的浓度很高，则吸附法可以在其他处理过程之前(或之后)使用，以降低草铵膦的最终浓度；生物法或氧化法在处理过程中都会破坏草铵膦分子，产生副产物，这会影响草铵膦分子的处理效率。因此，在生物法或氧化法处理草铵膦过程中，关注其降解路径十分必要。这些过程的优点是它们可以氧化草铵膦及其大部分副产品，为了降低成本，运用吸附法先降低污染浓度，再使用生物法或氧化法处理则更合理。