一、背景介紹
阿卡波糖用于糖尿病治療，通過抑制小腸的α葡萄糖苷酶，抑制食物的糖分解，使糖的吸收相應(yīng)減緩，從而減少餐后高血糖，可以有效控制糖尿病。阿卡波糖在提煉過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，COD濃度在8000~10000mg/L，這些廢水可生化性不高，特別是厭氧處理效率僅有50%，導(dǎo)致企業(yè)配套的污水處理系統(tǒng)投資成本過高。本文探討對(duì)阿卡波糖生產(chǎn)廢水降解工藝的改進(jìn)。
在深度水處理技術(shù)中，二氧化鈦光催化降解技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)、高效并已在實(shí)際工業(yè)中廣泛應(yīng)用的技術(shù)。TiO2降解水中有機(jī)污染物的原理是在紫外光照射下，電子(e-)可從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶產(chǎn)生相應(yīng)的空穴(h+)，h+具有極強(qiáng)的反應(yīng)活性，能與H2O分子反應(yīng)生成•OH自由基，同時(shí)水中溶解的O2也能與e-反應(yīng)生成超氧陰離子(•O2-)。•OH與•O2-具有極強(qiáng)的氧化性，能快速分解水中的有機(jī)污染物。其機(jī)理如下：
目前某藥企常規(guī)處理阿卡波糖生產(chǎn)廢水的處理工藝主要是厭氧+缺氧+兼氧+好氧，但是由于廢水中含有多種環(huán)狀碳鏈的難降解物質(zhì)，導(dǎo)致厭氧處理效率僅有50%，所以考慮通過光催化先將這些環(huán)狀碳鏈打斷，降解為易生化降解的物質(zhì)，再通過厭氧+缺氧+兼氧+好氧的生化工藝降解處理。
二、實(shí)驗(yàn)
2.1制備工藝
在常溫下，在69mL無水乙醇中滴加18mL鈦酸四丁酯，再滴加二乙醇胺6mL，磁力攪拌1.5h，再滴加10mL蒸餾水后繼續(xù)攪拌，再滴加乙酰丙酮，攪拌50min，得到TiO2黃色透明溶膠，再用噴涂法將溶膠固定于Si-Al-Ca-C結(jié)構(gòu)基體材料表面上，再在馬弗爐中700℃焙燒2h,得到納米鈦復(fù)合新型光催化劑。
2.2降解小試實(shí)驗(yàn)
將某醫(yī)藥企業(yè)生產(chǎn)的阿卡波糖廢水放置于200L塑料桶內(nèi)，將原水調(diào)pH≥9，用泵將1L/h原水打入光催化裝置內(nèi)，停留時(shí)間2h，再泵入?yún)捬跛?，停留時(shí)間2d，經(jīng)4d的生化綜合(缺氧-兼氧-好氧)處理后排放。待小試系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定后，每24h對(duì)原水、光催化裝置出水處、厭氧塔出水處以及生化綜合出水處的COD與pH值進(jìn)行檢測，連續(xù)進(jìn)行5d的小試實(shí)驗(yàn)。再做一個(gè)小試對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將光催化裝置取消后，依照上述實(shí)驗(yàn)步驟重新做一遍。
三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
企業(yè)現(xiàn)有污水站處理阿卡廢水，工藝為厭氧+生化綜合處理，作為小試對(duì)比實(shí)驗(yàn)，各工藝出水COD值見表1，pH值見表2。增加光催化后，阿卡廢水經(jīng)光催化+厭氧+生化綜合處理，各工藝出水COD值見表3，pH值見表4。這兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)同步做。
(1)由表2可以看出，原水pH值9.5經(jīng)厭氧后下降為6.7左右，主要是由于厭氧反應(yīng)中有產(chǎn)酸階段，需要消耗原水中的堿，所以導(dǎo)致出水pH值下降較多。
(2)由表4可以看出，原水pH值9.5經(jīng)光催化先下降為9.3，再經(jīng)厭氧下降為7.8左右，相比表2，pH值下降較少，主要是由于經(jīng)光催化處理時(shí)，將部分COD直接氧化為CO2與H2O，減少了入口厭氧塔COD濃度，所以厭氧耗堿量也減少很多。在實(shí)際廢水處理中，降低堿液用量是控制物料成本的關(guān)鍵因素。
(3)由表1可以看出，阿卡原水進(jìn)厭氧塔處理，COD由8736mg/L下降到3558mg/L，COD去除效率為59.3%。經(jīng)生化綜合處理后，COD由3558mg/L下降到460mg/L，COD去除效率為87.1%。阿卡原水經(jīng)厭氧與生化綜合的COD總處理效率約94.7%。
(4)由表3可以看出，阿卡原水經(jīng)光催化處理后，COD由8736mg/L下降到5799mg/L，COD去除效率為33.6%。進(jìn)厭氧塔處理，COD由5799mg/L下降到631mg/L，COD去除效率為89.1%。經(jīng)生化綜合處理后，COD由631mg/L下降到86mg/L，COD去除效率為86.4%。阿卡原水經(jīng)光催化、厭氧與生化綜合的COD總處理效率約99%。
四、結(jié)論
(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，先經(jīng)光催化后，厭氧塔處理效率從59.3%提高到89.1%，主要是由于光催化先將這些環(huán)狀碳鏈打斷，降解為易生化降解的小分子物質(zhì)，再進(jìn)入?yún)捬跛幚硇蕰?huì)有大幅提高。
(2)實(shí)驗(yàn)完成后，對(duì)復(fù)合光催化劑進(jìn)行烘干稱重，負(fù)載量變化不大，僅有少量損失。說明在700℃焙燒下，Si-Al-Ca-C結(jié)構(gòu)基體與TiO2的鍵合是牢固的，在實(shí)驗(yàn)過程中，長時(shí)間曝氣攪拌也不會(huì)脫落。（ >
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