光催化降解处理阿卡波糖生产废水

　　一、背景介绍

　　阿卡波糖用于糖尿病治疗，通过抑制小肠的α葡萄糖苷酶，抑制食物的糖分解，使糖的吸收相应减缓，从而减少餐后高血糖，可以有效控制糖尿病。阿卡波糖在提炼过程中会产生大量的废水，COD浓度在8000~10000mg/L，这些废水可生化性不高，特别是厌氧处理效率仅有50%，导致企业配套的污水处理系统投资成本过高。本文探讨对阿卡波糖生产废水降解工艺的改进。

　　在深度水处理技术中，二氧化钛光催化降解技术是一种经济、高效并已在实际工业中广泛应用的技术。TiO2降解水中有机污染物的原理是在紫外光照射下，电子(e-)可从价带激发到导带，同时在价带产生相应的空穴(h+)，h+具有极强的反应活性，能与H2O分子反应生成•OH自由基，同时水中溶解的O2也能与e-反应生成超氧阴离子(•O2-)。•OH与•O2-具有极强的氧化性，能快速分解水中的有机污染物。其机理如下：

　　目前某药企常规处理阿卡波糖生产废水的处理工艺主要是厌氧+缺氧+兼氧+好氧，但是由于废水中含有多种环状碳链的难降解物质，导致厌氧处理效率仅有50%，所以考虑通过光催化先将这些环状碳链打断，降解为易生化降解的物质，再通过厌氧+缺氧+兼氧+好氧的生化工艺降解处理。

　　二、实验

　　2.1制备工艺

　　在常温下，在69mL无水乙醇中滴加18mL钛酸四丁酯，再滴加二乙醇胺6mL，磁力搅拌1.5h，再滴加10mL蒸馏水后继续搅拌，再滴加乙酰丙酮，搅拌50min，得到TiO2黄色透明溶胶，再用喷涂法将溶胶固定于Si-Al-Ca-C结构基体材料表面上，再在马弗炉中700℃焙烧2h,得到纳米钛复合新型光催化剂。

　　2.2降解小试实验

　　将某医药企业生产的阿卡波糖废水放置于200L塑料桶内，将原水调pH≥9，用泵将1L/h原水打入光催化装置内，停留时间2h，再泵入厌氧塔，停留时间2d，经4d的生化综合(缺氧-兼氧-好氧)处理后排放。待小试系统连续运行稳定后，每24h对原水、光催化装置出水处、厌氧塔出水处以及生化综合出水处的COD与pH值进行检测，连续进行5d的小试实验。再做一个小试对比实验，将光催化装置取消后，依照上述实验步骤重新做一遍。

　　三、实验结果

　　企业现有污水站处理阿卡废水，工艺为厌氧+生化综合处理，作为小试对比实验，各工艺出水COD值见表1，pH值见表2。增加光催化后，阿卡废水经光催化+厌氧+生化综合处理，各工艺出水COD值见表3，pH值见表4。这两个对比实验同步做。

　　(1)由表2可以看出，原水pH值9.5经厌氧后下降为6.7左右，主要是由于厌氧反应中有产酸阶段，需要消耗原水中的碱，所以导致出水pH值下降较多。

　　(2)由表4可以看出，原水pH值9.5经光催化先下降为9.3，再经厌氧下降为7.8左右，相比表2，pH值下降较少，主要是由于经光催化处理时，将部分COD直接氧化为CO2与H2O，减少了入口厌氧塔COD浓度，所以厌氧耗碱量也减少很多。在实际废水处理中，降低碱液用量是控制物料成本的关键因素。

　　(3)由表1可以看出，阿卡原水进厌氧塔处理，COD由8736mg/L下降到3558mg/L，COD去除效率为59.3%。经生化综合处理后，COD由3558mg/L下降到460mg/L，COD去除效率为87.1%。阿卡原水经厌氧与生化综合的COD总处理效率约94.7%。

　　(4)由表3可以看出，阿卡原水经光催化处理后，COD由8736mg/L下降到5799mg/L，COD去除效率为33.6%。进厌氧塔处理，COD由5799mg/L下降到631mg/L，COD去除效率为89.1%。经生化综合处理后，COD由631mg/L下降到86mg/L，COD去除效率为86.4%。阿卡原水经光催化、厌氧与生化综合的COD总处理效率约99%。

　　四、结论

　　(1)实验结果表明，先经光催化后，厌氧塔处理效率从59.3%提高到89.1%，主要是由于光催化先将这些环状碳链打断，降解为易生化降解的小分子物质，再进入厌氧塔处理效率会有大幅提高。

　　(2)实验完成后，对复合光催化剂进行烘干称重，负载量变化不大，仅有少量损失。说明在700℃焙烧下，Si-Al-Ca-C结构基体与TiO2的键合是牢固的，在实验过程中，长时间曝气搅拌也不会脱落。（来源：韩泰轮胎有限公司）