啤酒廢水光催化氧化深度處理實驗研究

王宗耀 等

摘 要：隨著國家廢水排放標準的提高，采用一般的廢水處理工藝已經(jīng)難以滿足廢水達標排放的要求。光催化氧化技術(shù)在處理廢水方面的理論日益成熟，給予光催化氧化技術(shù)優(yōu)越性，此技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于某些廢水的處理。

本實驗希望通過光催化處理啤酒廢水的二級出水，研究啤酒廢水的CODCr降解情況，或者提高可生化性。在處理過程中通過改變各催化劑用量、TiO2/H2O2投配比、光照時間、pH值等條件來確定最佳處理條件。

關(guān)鍵詞：光催化氧化；生化性；內(nèi)源呼吸；生化呼吸線

1 實驗部分

1.1 實驗對象

實驗研究對象為某啤酒廠廢水處理站（采用水解酸化+生物接觸氧化法）二級出水，其水質(zhì)指標見表1：

實驗主要藥劑：重鉻酸鉀；二氧化鈦；硫酸亞鐵銨；1，10-菲啰啉；硫酸銀等。

實驗主要儀器：分析天平；蒸餾裝置；pH計；500W汞鎢燈；磁力攪拌器；瓦氏呼吸儀等。

1.2 實驗步驟

①催化劑TiO2濃度確定。取5只燒杯中分別加入0、0.04、0.08、0.12、0.16g TiO2，同時加入100mL啤酒廢水，在500W高壓汞燈下光照1小時，測定各種不同催化劑濃度下的生化比、啤酒廢水前后的CODCr，并繪制不同催化劑濃度下壓強差隨時間變化曲線。②光照時間的確定。在步驟1基礎(chǔ)上選取最佳TiO2的量，加入含有100mL啤酒廢水燒杯中，在500W高壓汞燈下光照0、0.25、0.5、1、2.0、3.0 h，測定各種不同催化劑濃度下的生化比、啤酒廢水前后的CODCr ，并繪制不同催化劑濃度下壓強差隨時間變化曲線。③H2O2濃度的確定。在步驟1、2基礎(chǔ)上選最佳的TiO2用量，加入有100mL啤酒廢水的5只燒杯中，再分別加入0、0.5、1.0、1.5、2.0、4.0mL 質(zhì)量分數(shù)為0.3%的H2O2，在高壓汞燈光照1h，在高壓汞燈下光照1小時，測定各種不同催化劑濃度下的生化比、啤酒廢水處理后的CODCr，并繪制不同催化劑濃度下壓強差隨時間變化曲線。④pH確定。取5只燒杯，各加入100mL啤酒廢水，加入最佳TiO2、H2O2量，最佳光照時間，將pH分別調(diào)為6、7、8、9、10，測定各種不同催化劑濃度下的啤酒廢水前后的CODcr，并繪制不同催化劑濃度下CODcr隨pH變化曲線。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 催化劑TiO2濃度的確定 先向中央小杯中加入10%的KOH溶液1mL，再分別將光照1h后的不同濃度的TiO2各吸取2mL到相應(yīng)的反應(yīng)瓶中，并向相應(yīng)的瓶中加入由磷酸鹽緩沖液稀釋配制成的活性污泥懸濁液1mL，然后裝到測壓管上放入瓦氏呼吸儀的恒溫水槽中測定液壓管高度并記錄數(shù)據(jù)，由壓力管高度與時間作圖。結(jié)果如圖1。

如圖1所示，可以得出當加入催化劑TiO2為0.08g/100mL時，啤酒廢水生化性最佳，而當催化劑TiO2濃度大于0.08g/100mL時，隨著TiO2濃度的增加，啤酒廢水的生化性反而降低，這是因為在濃度大于0.08g/100mL時，溶液光透性降低，在相同的光照時間中難以提高可生化性。

2.2 光照時間的確定 先向中央小杯中加入10%的KOH溶液1mL，再分別將光照0、0.25、0.5、1、2、3h后TiO2濃度為0.08/100mL，各吸取2mL到相應(yīng)的反應(yīng)瓶中，并向相應(yīng)的瓶中加入由磷酸鹽緩沖液稀釋配制成的活性污泥懸濁液1mL，然后裝到測壓管上放入瓦氏呼吸儀的恒溫水槽中測定液壓管高度并記錄數(shù)據(jù)，由壓力管高度與時間作圖。結(jié)果如圖2。

由圖2可以得出，隨著時間的增加，啤酒廢水的生化比逐漸提高，當光照時間為1h時啤酒廢水的生化比有了階梯性的跨躍，因此當光照時間為1h時，啤酒廢水的生化性最佳。

2.3 H2O2濃度的確定 先向中央小杯

中加入10%的KOH

溶液1mL，再分別將

催化劑TiO2濃度為0.08/100mL，加有0、0.5、

1、1.5、2、4mLH2O2的各吸取2mL到相應(yīng)的反應(yīng)瓶中，并向相應(yīng)的瓶中加入由磷酸鹽緩沖液稀釋配制成的活性污泥懸濁液1mL，然后裝到測壓管上放入瓦氏呼吸儀的恒溫水槽中測定液壓管高度并記錄數(shù)據(jù)，由壓力管高度與時間作圖。結(jié)果如圖3。

由圖3可知 當質(zhì)量分數(shù)為0.3%的H2O2為1mL/100mL時生化比最佳。當H2O2濃度小于0.003%時，隨著H2O2濃度的升高生化效果越好，當H2O2濃度大于0.003%時，隨著H2O2濃度升高生化效果越差。

2.4 pH確定。在以上確定的最佳條件下，對不同pH值啤酒廢水處理，并測定廢水處理后的CODcr ，結(jié)果如圖4。

由圖4可以得出在pH為8.2時，啤酒廢水降解效果最好，而啤酒廢水的pH為8.3，因此在以上最佳條件下不用調(diào)節(jié)pH即可獲得最佳處理效果。

綜上所述：當TiO2用量為0.08g/100mL、光照時間為1h、質(zhì)量分數(shù)為0.3%的H2O2為1mL/100mL、pH值為8.3時，對啤酒廢水二級出水處理后的生化性最好，CODcr為27.74mL/L。

參考文獻：

[1]魏宏斌，李田，嚴煦世.水中有機污染物的光催化氧化[J].環(huán)境科學進展，1994，2（3）.

[2]高振偉，周易，陳永娟.印染廢水的光催化氧化研究現(xiàn)狀及其進展[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2008，34（16）.

作者簡介：王宗耀（1984-），男，本科，助理工程師，從事廢水處理技術(shù)研究工作。