[发明专利]一种生物-电化学耦合技术处理吡啶类农药废水的方法

说明书

本发明公开了一种生物‑电化学耦合技术处理吡啶类农药废水的方法，属于农药废水处理技术领域。本发明的处理方法为：将吡啶类农药废水进行UBF+O/A/O的微生物强化处理，生化出水经砂滤后再采用电催化氧化技术处理。本发明中提供外源电子受体以增强厌氧及缺氧的生物降解效果，促进了吡啶类物质的开环降解，生化出水采用高效电催化氧化进行废水处理，实现了高COD、高氨氮、难生化降解的吡啶类废水的高效稳定处理，使得吡啶类农药废水的排放达标；处理方法操作简便，具有高效、稳定性高、维护方便等优点，且无二次污染产生。

技术领域

本发明属于农药废水处理工艺领域，具体地说，涉及一种生物-电化学耦合技术处理吡啶类农药废水的方法。

背景技术

吡啶是一种带有特殊臭味的低毒有机物，具有一定的生物抑制性，对微生物处理设施运转无影响的最高浓度为400mg/L。吡啶分子中N原子上的未共用电子对没有参与环上π电子共扼体系的形成；相反，由于N原子具有很强的电负性，会吸引环上电子，使环上电子云密度下降，妨碍氧从分子中获得电子，这种结构被称为“缺π电子结构”，因此吡啶类废水难以生物降解。另外，在酸性重铬酸钾条件下，吡啶难以被氧化，其氧化效率极低。以国标GB11914-89检测的COD_cr值往往不能准确反映吡啶类废水的化学需氧量。

吡啶及其衍生物具有致畸变的特性，对人类的健康具有潜在的危害性，此类废水若直接排放，对生态环境将构成明显的危害。针对吡啶及吡啶类杂环的污染物的治理基本分为物化方法和生化方法，物化方法主要包括吸附、汽提、焚烧、臭氧催化氧化、湿式催化氧化、光催化法、电絮凝、微波辐射等，其中汽提、焚烧、树脂吸附法在工程中已有广泛且成熟的应用，但经过上述方法处理后的废水各项污染指标依然很高，无法达到工业园区的接管标准。生物法具有工艺成熟、运行费用低等优点，在吡啶类有机物质迁移转换及矿化过程中的仍具有较为重要的应用价值，目前大部分研究集中的吡啶纯物质的降解上，但对农药类吡啶废水鲜有工程类的应用研究。

传统处理含吡啶类废水的方式通常是将物化预处理置于废水处理前端，往往会导致废水COD_cr不降反升的现象，虽然在一定程度上降解了吡啶但不能明显提高废水的可生化性。例如，芬顿氧化处理过程中，吡啶分子中N原子上的未成键电子对，容易被过氧化氢氧化生成N-氧化吡啶，不能有效达到开环降解的目的，同时，在酸性条件下，吡啶成盐后氮原子吸电子效应增强进一步降低了环上电子云密度，更增加了对氧化剂的稳定性。又如将含吡啶类废水直接进行电催化氧化，则电催化氧化的作用首先表现在吡啶类物质的开环断链作用，短时间内表现为COD_cr升高，且对于总氮的去除也难以达到将80％以上转化为N₂的处理效果，而采用电催化氧化方法将含吡啶类废水完全矿化则运行成本会大幅度提高，不利于工业上的应用。

传统生化处理工艺中一般采用A/O工艺，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能；在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH₃、NH₄⁺)，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH₃-N(NH₄⁺)氧化为NO₃^-，通过回流控制返回至缺氧池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO₃^-还原为分子态氮(N₂)完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。但是，A/O工艺在处理含吡啶类废水时，由于吡啶类物质较难降解且所需降解时间较长，直接进入A/O段进行处理，无法保证环中氮的释放进而无法保证有氨氮进入硝化反硝化处理阶段，废水中的氨氮的释放与生化硝化反硝化工段无法匹配，导致氨氮无法达标。