【摘 要】
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农药废水是一种典型的高浓度有机废水,具有化学需氧量（COD）高,毒性大、污染物成分复杂、可生化性极差的特点。目前,农药废水的处理大多采用多种物化法联合预处理结合生物法处理的方式。但是,繁琐的工艺不仅使投资成本高昂,而且出水效果并不稳定,若不能有效解毒,很容易使后端生化系统发生崩溃。因此,农药废水的高效处理一直是世界上难处理工业废水的热点之一。本研究基于中国江西某农药企业的生产混合废水,探究了不同p
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农药废水是一种典型的高浓度有机废水,具有化学需氧量（COD）高,毒性大、污染物成分复杂、可生化性极差的特点。目前,农药废水的处理大多采用多种物化法联合预处理结合生物法处理的方式。但是,繁琐的工艺不仅使投资成本高昂,而且出水效果并不稳定,若不能有效解毒,很容易使后端生化系统发生崩溃。因此,农药废水的高效处理一直是世界上难处理工业废水的热点之一。本研究基于中国江西某农药企业的生产混合废水,探究了不同pH条件下臭氧化预处理农药废水的特性变化,并结合其处理过程中废水的厌氧生物反应效果作了进一步研究,以探索其处理农药废水的特性信息和可行性。一方面,酸性条件下有利于发展直接臭氧反应,解离大分子污染物及降低废水毒性。另一方面,碱性条件下的臭氧化通过羟基自由基（·OH）氧化甚至矿化剩余有机物。首先研究了酸碱pH条件下农药废水的臭氧氧化相较于单独酸碱pH时去除COD的优越性,COD降解率提高了43%-63%。通过从BOD5的测试以及大型溞的生物毒性实验证明了酸碱顺序臭氧处理后的废水生物毒性有了较大降低以及可生化性从0.07提高至了0.3。然后通过三维荧光光谱（3D EEM）明确了农药废水中的芳香族和生物质类蛋白荧光团特征组分在不同酸碱性条件下臭氧化过程中的变化特征。此外,通过x射线光电子能谱（XPS）及傅氏转换红外光谱（FTIR）分析发现,在酸性条件下的臭氧（O3）氧化反应阶段,废水中烯烃类及部分芳香族物质主要反应生成羧酸类及羰基类物质,而碱解会使卤化羰基类物质发生羰化反应,碱性条件下的臭氧化反应会使部分稳定结构的共轭类芳香物被开环及酯类物质的O-C键断键发生分解,矿化效果更好。结合质谱（MS）的分子质量分析得到农药废水在臭氧化过程对大分子分解为小分子物质方面贡献较大。最后,根据农药废水中有机污染物的亲疏水及酸碱性组成特性结果分析可知,疏水性组分经历O3的过程会变成亲水性物质。这些结果对于臭氧化后的农药废水在后处理的潜力方面做出了数据支持。此外,为了研究酸碱-臭氧化系统处理农药废水的可行性,我们也进行了不同处理阶段的废水厌氧生物反应性能的探究。不同的废水组成对厌氧生物反应性能有较大影响。农药原水初始厌氧生物反应降解率较好,但进水阈值太低,约为1200mg/L,较易使厌氧系统崩溃。而酸性臭氧化后的废水由于苯环类物质占比增加,导致厌氧生物反应的COD去除率极低,仅为5%左右。碱解后的废水尽管在COD降解率上有所提升至10%,但是仍然会对厌氧系统造成抑制。碱性臭氧化后的废水降解率提升至50%以上及进水阈值提高至2200mg/L以上,都会有明显的提升。农药废水通过废水酸碱相pH值和反应时间的适当控制,臭氧化效率在降低COD、污染物的去除及废水毒性等参数方面得到了显著的改善。本研究不仅寻求了一种简单高效的农药废水预处理工艺,而且较为深入的研究了农药废水的反应机理及特性变化。本论文结果可被其他研究人员及工程师用于指导不同农药废水特性的臭氧预处理方法以及尝试开拓了实际农药废水的厌氧资源化道路。
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