基于環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論基礎(chǔ)上的光催化處理氨氮廢水工藝調(diào)節(jié)的研究.pdf

1、氨氮是水中最常見的污染物之一，利用光催化技術(shù)處理氨氮廢水是近年來發(fā)展起來的新興技術(shù)。由于其操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、可以利用太陽(yáng)能等顯著優(yōu)點(diǎn)，己引起眾多研究人員的重視。目前，光催化處理氨氮廢水工藝的研究還停留在通過改變反應(yīng)條件尋求最佳氨氮降解率的階段。以氨氮降解率作為評(píng)判工藝條件優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，忽視了氨氮降解產(chǎn)物排放后對(duì)受納水體產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。所以，以氨氮降解產(chǎn)物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)作為調(diào)節(jié)工藝條件的依據(jù)，對(duì)于光催化處理氨氮廢水技術(shù)的工業(yè)化有著重要的意

2、義。 針對(duì)目前光催化處理氨氮研究存在的問題，本文通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)了光催化反應(yīng)條件對(duì)于氨氮降解產(chǎn)物的影響規(guī)律，同時(shí)利用天然水體中氮循環(huán)模型為基礎(chǔ)分析光催化處理后的氨氮廢水排入受納水體后組分的變化趨勢(shì)，以環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論為基礎(chǔ)，以減小光催化處理氨氮廢水產(chǎn)物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)為控制因素，找出光催化處理氨氮廢水的最佳工藝條件，為進(jìn)一步工業(yè)化應(yīng)用提供依據(jù)，得出的主要成果如下： 1.TiO2光催化處理氨氮廢水的降解率與氨氮存在形式

3、有很大關(guān)系，只有在堿性條件下氨氮以NH3形式存在，才利于光催化處理氨氮廢水的進(jìn)行。在不設(shè)曝氣裝置的情況下，只有加入氧化劑與光催化劑協(xié)同作用，才能使氨氮降解高效進(jìn)行。 2.通過對(duì)光催化處理氨氮廢水產(chǎn)物的研究，發(fā)現(xiàn)光催化過程中生成部分氣態(tài)產(chǎn)物及亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，不加入H2O2時(shí)亞硝態(tài)氮與硝態(tài)氮比值大于1，加入H2O2反應(yīng)中兩者比值小于1。 3.通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出本課題情況下各影響因素規(guī)律及較佳取值范圍：pH＞9，催化劑投

4、加量0.1～0.3g/L，30％H2O2投加量不宜大于20ml，反應(yīng)時(shí)間180～300min。并通過正交分析得出在此取值范圍內(nèi)，各影響因素對(duì)于氨氮降解率影響顯著性由大到小分別為，pH值、催化劑投加量、反應(yīng)時(shí)間、H2O2添加量。 4.通過對(duì)光催化處理后氨氮廢水受納水體中氮循環(huán)的研究，發(fā)現(xiàn)氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮在水體中存在著一個(gè)穩(wěn)定比例7.81∶1∶2500。當(dāng)加入任何一種形式的氮污染物，三種物質(zhì)間的比例關(guān)系將被打破，將有向此穩(wěn)定

5、比例轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。 5.以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅱ類水體為參考，利用單指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)以及權(quán)重不同的綜合風(fēng)險(xiǎn)對(duì)實(shí)例受納水體進(jìn)行分析，認(rèn)為光催化處理氨氮廢水在實(shí)例情況下的突發(fā)性事故氨氮的排放濃度可以放寬至29.17mg/L。 6.以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)為參考，通過氮化合物在水中的穩(wěn)定比例分析了過高硝態(tài)氮濃度的危害。認(rèn)為不應(yīng)只以氨氮作為光催化處理出水的控制因素，還應(yīng)適當(dāng)考慮總氮

6、的約束。 7.根據(jù)受納水體等級(jí)不同，定性提出考慮降解產(chǎn)物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)而對(duì)光催化工藝調(diào)節(jié)的原則：同樣初始濃度下，在氨氮降解率相近的前提下，控制溶液中總氮的含量；在溶液中總氮相近的前提下，盡可能縮小亞硝態(tài)氮與硝態(tài)氮的比例，減小亞硝態(tài)氮對(duì)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。并且根據(jù)反應(yīng)條件影響規(guī)律及實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，提出本課題情況下調(diào)節(jié)后的最佳工藝。當(dāng)受納水體為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅱ類水體時(shí)，pH值11、催化劑投加量0.3g/L、H2O