光芬頓對有機磷農藥廢水處理效果研究

令人望而生畏的有機磷農藥生產，如何能做到對環境無害？

一、有機磷的危害

有機磷農藥，主要是用于防治植物的病、蟲、草害，多為含磷元素的有機化合物。我國生產的有機磷農藥絕大多數為殺蟲劑，如常用的樂果等，有機磷農藥多為磷酸酯類或硫代磷酸酯類化合物，是有毒的，難以生物降解的，是對環境生態及人類健康有巨大危害的污染物。

有機磷類農藥對人的危害作用從劇毒到低毒不等。能抑制乙酰但堿酯酶，使乙酰但堿積聚，對人體的危害以急性毒性為主，多發生于大劑量或反復接觸之后，會出現一系列神經中毒癥狀，如出汗、震顫、精神錯亂、語言失常，嚴重者會出現呼吸麻痹，甚至死亡。

在農藥和一些化工生產制造及一些農產品加工等工農業活動中，排放的污水都含有少量的有機磷農藥，依然可以通過食物鏈和其它環境蓄積作用對人體和環境造成嚴重危害。因而采用科學的手段對其進行有效的處理，以降低對環境的危害十分必要。

二、消除有機磷污染的措施

高級氧化技術是對這些難以生物降解且對生態危害甚大的有機磷農藥殘留物有效的處理工藝。芬頓工藝是一種廣泛應用的高級氧化工藝，其也在農藥廢水的處理中有大量的應用，但在應對有機磷農藥廢水處理中仍然存在著污泥泥量大，處理效率低的二大問題。

光芬頓技術是最近取得了巨大發展的新技術，光芬頓工藝在保留了傳統芬頓高級氧化工藝產生羥基效率高成本優適應性強等優勢的基礎上，通過對亞鐵的循環再生，為有機磷農藥廢水的處理提供了一個非常有效的解決方案。

因為有機磷農藥的種類成份十分復雜，廢水中的農藥殘留成份也會因水而異，本文以丙溴磷為目標污染物進行研究指示，具有很強的代表性，丙溴磷廣泛應用于防治棉花、蔬菜、果樹等作物的多種害蟲，對抗性棉鈴蟲的防治效果佳，是一種廣泛常用的殺蟲劑。本文對丙溴磷的處理技術可供借鑒參考。

三、試驗及分析方法

本文研究的重點在于對比傳統芬頓與光芬頓在處理有機磷農藥廢水的工藝中各參數如PH值、反應時間、去除效率、鐵鹽投加比（與雙氧水的比例）、雙氧水與COD的投加比例等因素對TOC降解效率的影響。

試驗水樣為丙溴磷復配水樣，為保證測試的準確度，以TOC代替COD表征有機物的去除效率。

圖1 試驗裝置流程圖

四、結果及分析

無論是芬頓反應還是光芬頓反應，其核心機理是高效持續的產生羥基，并利用羥基的強氧化性，在反應過程中實現對目標污染物的降解，本研究的目的在于對傳統芬頓與光芬頓邊界的探究，以實現效率的大化及光芬頓的具體的比較優勢。本研究進行了多次連續試驗，對相關邊界及其對有機磷農藥TOC的去除進行了深入的研究，相關結果及分折如下：

1、PH值對TOC去除效率的影響

注：芬頓反應條件：T= 90 min; H₂O₂:COD=2:1; Fe(II):H₂O₂ =1:100。

光芬頓反應條件：T= 30 min; H₂O₂:COD=2:1; Fe(II):H₂O₂ =1:100。

可以看出，基于PH對鐵離子水合價態的影響，芬頓和光芬頓都是在PH=3.0的條件下反應效率更高。同時可以明顯看出，同等條件下光芬頓反應效率是芬頓的2倍左右。

2、不同的COD與雙氧水的比值對總有機碳去除的影響

注：芬頓反應條件：T= 90 min;PH=3; Fe(II):H₂O₂ =1:100。

光芬頓反應條件：T= 30 min;PH=3; Fe(II):H₂O₂ =1:100。

雙氧水投加量的增加，對反應效率的提升效果逐步趨緩，同樣比例下光芬頓效率比芬頓提升60%以上。

五、總結

通過對上述試驗數據的分析，可以非常清楚的得出如下結論：對于有機磷農藥丙溴磷廢水的高級氧化處理，在傳統的芬頓反應中通過內循環的方式引入紫外線光的幅射，可以大幅度的提高羥基自由基的產生效率，組合均相的紫外線/雙氧水/亞鐵光芬頓反應系統，相對于傳統的芬頓工藝，能夠大幅度提高對有機磷農藥丙溴磷廢水的去除率和反應效率，極大的降低反應的處理成本。

在廢水的高級氧化工藝設計中，不同的污染物及濃度的不同，對高級氧化反應的邊界要求也有所不同，Ph值、COD:H₂O₂比值、亞鐵與雙氧水的比值等參數的變化，會極大的影響羥基產生的效率，本研究發現，光芬頓對丙溴磷廢水的去除工藝為PH為3、COD與雙氧水比為2:1。

光芬頓高級氧化作為有機磷農藥廢水預氧化處理，相比于傳統芬頓更經濟、更高效、更低能耗、更少投資、更易操控也更加綠色，且已經成功應用于工程實踐。