[01582367]有机磷农药废水面源污染的涡流空化效应降解技术研究

本项目来源于广州市科技计划科学（技术）研究专项一般项目“有机磷农药废水面源污染的涡流空化效应降解技术研究”（合同编号：201607010235）。由于广东省的农药施用水平较高,据调研,广东省一公顷农田农药使用量是40.27公斤/公顷,是发达国家限值的5.75倍。加上只有10%-20%的农药附着在农作物上,超量的农药流失到环境中,造成地表水、地下水等的污染。目前,国内外研究报道的对有机磷农药废水的处理有生化法、物理法、超声波法等,但对农药废水面源污染,即农业生产中的较低浓度有机磷农药废水的控制技术方面十分缺乏。寻找适应农村农药废水的治理技术是急需解决的问题。 采用人工湿地处理甲胺磷废水,具有一定的去除效果,但由于受多种植物生长、温度等多种因素的制约,去除效果不稳定,利用新型涡流空化技术降解有机磷农药发展前景广阔。关于涡流空化效应降解有机物的研究,最早由美国的Moller等研究利用水力空化效应处理杀菌剂、杀虫剂以及除草剂的难降解有机废水,其后,研究者们陆续发现水力空化效应能降解氯碳化合物、甲草胺,苯系物等。但是,现有的研究存在涡流空化装置所产生的涡流空化区域较小、低压区域最低压力值不大理想,处理能力弱等问题,而理论上能够形成涡流的结构形式很多,需要在装置的优化设计上更深入的研究,以便放大应用,适应大规模的污水处理。本课题设计了一种新型涡流空化装置,并研究了利用该装置产生的涡流空化效应降解广东省施用最广泛的有机磷农药——敌百虫的性能,最后通过处理实际含敌百虫农田排水验证涡流空化效应降解含敌百虫废水的性能,这种新型涡流空化装置降解农药废水具有成本低、结构简单,能大规模处理的特点,将为农村农药废水面源污染治理提供新的途径。 本项目得到的试验结果如下：（1）结合对国内外涡流空化技术和典型的涡流空化装置结构,设计了利用多个涡流腔形成更多空泡气核以及螺旋线流道加速流体,达到强化空化效果的新型涡流空化试验装置。其次围绕结构设计、试验控制、测试分析等关键问题对涡流空化有机污水处理装置展开研究,提出了涡流空化有机污水处理装置具体的结构,设计了测试系统,并进行了数值分析计算。得到结果：入口压力随装置电机转速的增大而增大;出口压力随装置电机转速的增大呈先上升后下降趋势,在350r/min时出口压力达到最大。为进一步设计空化效率高、处理污水量大,能耗低的大型涡流空化设备提供前期研究基础。（2）得到了不同条件下降解有机磷农药敌百虫废水的性能,研究结果为：设计的涡流空化装置具有较好的空化效应与降解性能。降解效率随pH值的增大而不断降低,随装置转速的增大呈先上升后下降趋势,随敌百虫废水浓度的增大呈先上升后下降趋势,随降解时间的增加而不断升高,随敌百虫废水流量的增加而不断升高。在pH=3、降解时间为2.5h、敌百虫废水浓度为2mg/L、转速为1300r/h,水泵压力为1.21MPa、流量为8L/min的条件下,涡流空化效应对敌百虫废水降解效果达到最佳,降解率为27.2%。（3）采集实际含敌百虫农田排水进行试验,最佳pH、最佳转速、最佳降解时间试验结果与实验室模拟敌百虫废水结果一致。在水泵压力为1.88MPa、流量为6.8L/min、pH=3、转速为1300r/h、降解时间为3h的条件下涡流空化效应降解效果达到最佳,有机磷降解率为29.2%,COD去除率为39.3%。 目前,利用涡流空化效应处理有机废水是一种新兴的技术,虽然取得了一定的进展,但所有的研究基本还处在实验室的研究阶段,存在着许多尚未解决的问题,比如：如何设计出更低操作压力、更节能的涡流空化装置,如何扩大污水处理的规模应用于市场,如何更好的结合其他的污水处理技术提升处理效率等。此外,涡流空化效应降解有机物的机理需要深入研究,为该装置在农药废水处理的实际应用奠定理论基础。