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UED技術在農藥廢水處理中的應用

一、農藥廢水來源

我國是農藥生產和使用大國，已形成了包括科研開發、原藥生產和制劑加工、原材料及中間體配套等較為完整的農藥工業體系，隨著我國農藥產量的逐年提高,農藥廢水的處理形勢也日益嚴重，國家對農藥廢水處理的關注度也顯著提高。就在今年6月11日生態環境部審議通過《農藥工業水污染物排放標準》等重要文件。在此之前，2023年6月1日發布的《農藥制造工業污染防治可行技術指南》也對農藥廢水處理有了一定指示，其中把農藥按生產工藝可分為化學合成、生物農藥；按化學組成可分為有機氯類、磺酰脲類、菊酯類、雜環類、氨基甲酸酯類、有機硫類、酰胺類、苯氧羧酸類、有機磷類和生物類等。在生產這些不同種類的農藥過程中會產生各類廢水，主要包括：生產工藝廢水、地面沖洗廢水、設備清洗廢水、實驗室廢水等。

其中廢水的來源與水質特征如下表所示。

二、農藥廢水特點

總體而言，農藥廢水具備如下特點：

1、農藥生產廢水有機物的質量濃度高；農藥生產過程中合成廢水的COD可高達幾萬mg/L，有時甚至高達幾十萬mg/L。

2、農藥廢水污染物成分十分復雜；農藥生產涉及很多有機化學反應，很多廢水中不僅含有原料成分，而且含有很多副產物、中間產物。

3、農藥生產廢水毒性大，難生物降解，廢水中除含有農藥和中間體外，還含有苯環類、酚、砷、汞等有毒物質，抑制生物降解。

4、農藥廢水水質、水量不穩定：由于生產工藝不穩定、操作管理等問題，造成產品廢水排放量大，為廢水處理帶來一定難度。

5、農藥廢水往往具有刺鼻的惡臭，對人的呼吸道和黏膜有刺激性。

三、農藥廢水常用處理工藝

農藥生產廢水毒性大，難生物降解，對生化處理有抑制作用，對此類廢水要根據具體水質情況選擇相應的物化預處理技術，處理后的水與其它生產廢水、輔助工序廢水、日常維護工序廢水和生活廢水混合為綜合廢水，綜合廢水處理一般采用物化預處理、生化處理、深度處理等組合技術路線，同時可降低出水的綜合毒性。物化法主要有混凝/沉淀/氣浮/隔油法處理技術、吸附過濾法處理技術、萃取處理技術、樹脂吸附處理技術、MVR處理技術、汽提法/吹脫法處理技術、微電解（Fe-C）法處理技術、臭氧氧化處理技術和芬頓（Fenton）氧化處理技術；生化法主要水解酸化處理技術、升流式厭氧污泥床（UASB）處理技術、厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB）處理技術、活性污泥處理技術、接觸氧化處理技術、序批式活性污泥（SBR）處理技術等。通常采用多種工藝聯合處理，才能保證穩定的處理效果。

四、UED設備

1、UED設備簡介

UED(Ultimate Electrocatalytic Decomposer)是目前已知最先進、處理能力最強的清潔環保氧化技術，它采用FCD電極(功能導電金剛廠)為陽極，在接通低壓電(<12V)情況下，可瞬間產生大量強氧化性物質如羥基自由基(OH·)等，將各類復雜的有機分子快速分解并最終轉化為無害的CO₂和H₂O，其反應速率較常規高級氧化技術(AOPs)提高3-5倍，且對有機分子的分解更為徹底，是去除高難廢水中COD、TOC、氨氮等指標的最佳工藝選擇。

2、反應機理

UED電催化氧化技術降解有機物的途徑包括直接氧化和間接氧化。直接氧化是通過有機污染物吸附在陽極表面以電子轉移形式實現有機物的氧化去除，有機物可直接轉變成CO₂和H₂O。間接氧化是通過在陽極表面間接產生自由基等活性中間產物或高氧化性的高價態金屬氧化物來實現有機污染物的氧化去除。

反應機理：

H?O → ·OH + e^- + H⁺

2·OH→ H?O?

降解污染物方式：

(1) 直接氧化：污染物在電極表面直接被氧化。

(2) 間接氧化：通過電化學反應生成具有強氧化性的中間產物，來間接氧化降解污染物。

機理示意圖

3、設備優勢

(1) 廣譜：普遍適用于各行業高難度廢水處理，且能耐受極端的原水條件(如高鹽、高生物毒性、高濃度)。

(2) 高效：超強的催化氧化分解能力，極短時間內實現有機分子的破環、斷鏈反應。

(3) 靈活：源頭處理、預處理、達標保障，可與常規工藝無縫銜接。

(4) 清潔：只需用電，無二次污染，常溫常壓運行。

(5) 便捷：標準模塊裝備，無需土建及其他構筑物，生產、安裝、維護極度便捷。

4、UED設備對農藥廢水的處理效果

采用UED設備對不同類型農藥企業的生產廢水進行了處理，結果如下表所示。

表1為某企業農藥廢水，該農藥廢水初始COD在兩萬以上，廢水降解難度大。如表1所示，經UED設備處理，在前端除過濾無其他處理工藝的情況下，反應時間2h，原水COD由23200mg/L降低至150mg/L以下，表明UED設備對農藥廢水具有良好的去除能力。

表2為某企業農藥廢水，原水COD濃度很高，且可生化性極差，采用UED設備進行處理，在24小時到28小時期間COD降解到為85.26%，在28小時到32小時期間COD降解到94.58%，在32小時到36小時期間COD降解到97.65%。表明UED設備對農藥廢水具有良好的去除能力。