王宗耀 孙士伟 薛利芳 白彬华 娄斌 李怀廉
河南元光科技有限公司 河南 濮阳 457001
摘 要：随着国家废水排放标准的提高，采用一般的废水处理工艺已经难以满足废水达标排放的要求。光催化氧化技术在处理废水方面的理论日益成熟，给予光催化氧化技术优越性，此技术已经开始应用于某些废水的处理。
本实验希望通过光催化处理啤酒废水的二级出水，研究啤酒废水的CODCr降解情况，或者提高可生化性。在处理过程中通过改变各催化剂用量、TiO2/H2O2投配比、光照时间、pH值等条件来确定最佳处理条件。
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关键词 ：光催化氧化；生化性；内源呼吸；生化呼吸线
1 实验部分
1.1 实验对象
实验研究对象为某啤酒厂废水处理站（采用水解酸化+生物接触氧化法）二级出水，其水质指标见表1：
实验主要药剂：重铬酸钾；二氧化钛；硫酸亚铁铵；1，10-菲啰啉；硫酸银等。
实验主要仪器：分析天平；蒸馏装置；pH计；500W汞钨灯；磁力搅拌器；瓦氏呼吸仪等。
1.2 实验步骤
①催化剂TiO2浓度确定。取5只烧杯中分别加入0、0.04、0.08、0.12、0.16g TiO2，同时加入100mL啤酒废水，在500W高压汞灯下光照1小时，测定各种不同催化剂浓度下的生化比、啤酒废水前后的CODCr，并绘制不同催化剂浓度下压强差随时间变化曲线。②光照时间的确定。在步骤1基础上选取最佳TiO2的量，加入含有100mL啤酒废水烧杯中，在500W高压汞灯下光照0、0.25、0.5、1、2.0、3.0 h，测定各种不同催化剂浓度下的生化比、啤酒废水前后的CODCr ，并绘制不同催化剂浓度下压强差随时间变化曲线。③H2O2浓度的确定。在步骤1、2基础上选最佳的TiO2用量，加入有100mL啤酒废水的5只烧杯中，再分别加入0、0.5、1.0、1.5、2.0、4.0mL 质量分数为0.3%的H2O2，在高压汞灯光照1h，在高压汞灯下光照1小时，测定各种不同催化剂浓度下的生化比、啤酒废水处理后的CODCr，并绘制不同催化剂浓度下压强差随时间变化曲线。④pH确定。取5只烧杯，各加入100mL啤酒废水，加入最佳TiO2、H2O2量，最佳光照时间，将pH分别调为6、7、8、9、10，测定各种不同催化剂浓度下的啤酒废水前后的CODcr,并绘制不同催化剂浓度下CODcr随pH变化曲线。
2 实验结果与讨论
2.1 催化剂TiO2浓度的确定 先向中央小杯中加入10%的KOH溶液1mL，再分别将光照1h后的不同浓度的TiO2各吸取2mL到相应的反应瓶中，并向相应的瓶中加入由磷酸盐缓冲液稀释配制成的活性污泥悬浊液1mL,然后装到测压管上放入瓦氏呼吸仪的恒温水槽中测定液压管高度并记录数据，由压力管高度与时间作图。结果如图1。
如图1所示，可以得出当加入催化剂TiO2为0.08g/100mL时，啤酒废水生化性最佳，而当催化剂TiO2浓度大于0.08g/100mL时，随着TiO2浓度的增加，啤酒废水的生化性反而降低，这是因为在浓度大于0.08g/100mL时，溶液光透性降低，在相同的光照时间中难以提高可生化性。
2.2 光照时间的确定 先向中央小杯中加入10%的KOH溶液1mL，再分别将光照0、0.25、0.5、1、2、3h后TiO2浓度为0.08/100mL,各吸取2mL到相应的反应瓶中，并向相应的瓶中加入由磷酸盐缓冲液稀释配制成的活性污泥悬浊液1mL,然后装到测压管上放入瓦氏呼吸仪的恒温水槽中测定液压管高度并记录数据，由压力管高度与时间作图。结果如图2。
由图2可以得出，随着时间的增加，啤酒废水的生化比逐渐提高，当光照时间为1h时啤酒废水的生化比有了阶梯性的跨跃，因此当光照时间为1h时，啤酒废水的生化性最佳。
2.3 H2O2浓度的确定 先向中央小杯中加入10%的KOH溶液1mL，再分别将催化剂TiO2浓度为0.08/100mL，加有0、0.5、1、1.5、2、4mLH2O2的各吸取2mL到相应的反应瓶中，并向相应的瓶中加入由磷酸盐缓冲液稀释配制成的活性污泥悬浊液1mL,然后装到测压管上放入瓦氏呼吸仪的恒温水槽中测定液压管高度并记录数据，由压力管高度与时间作图。结果如图3。
由图3可知 当质量分数为0.3%的H2O2为1mL/100mL时生化比最佳。当H2O2浓度小于0.003%时，随着H2O2浓度的升高生化效果越好，当H2O2浓度大于0.003%时，随着H2O2浓度升高生化效果越差。
2.4 pH确定。在以上确定的最佳条件下，对不同pH值啤酒废水处理，并测定废水处理后的CODcr ,结果如图4。
由图4可以得出在pH为8.2时，啤酒废水降解效果最好，而啤酒废水的pH为8.3，因此在以上最佳条件下不用调节pH即可获得最佳处理效果。
综上所述：当TiO2用量为0.08g/100mL、光照时间为1h、质量分数为0.3%的H2O2为1mL/100mL、pH值为8.3时，对啤酒废水二级出水处理后的生化性最好，CODcr为27.74mL/L。
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参考文献：
[1]魏宏斌，李田，严煦世.水中有机污染物的光催化氧化[J].环境科学进展,1994，2(3).
[2]高振伟，周易，陈永娟.印染废水的光催化氧化研究现状及其进展[J].工业安全与环保，2008，34（16）.
作者简介：王宗耀（1984-），男，本科，助理工程师，从事废水处理技术研究工作。