畜禽养殖废水的光催化处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及畜禽养殖废水处理、杀菌消毒的方法。
技术背景
[0002]我国人口众多，随着生活质量的提高，对于肉畜、禽、蛋的需求也日益增大，从而使得我国集约化畜禽养殖场得到迅猛的发展，畜但是禽饲养的生态环境恶化、病原微生物污染严重，给养殖业造成了巨大的经济损失，同时虽然畜禽排泄物可用于肥料，但由养殖场带来的畜禽废弃物的排放和污染也越来越严重，这些污染物相当一部分未经净化处理直接通过地表径流进入江河湖海，导致氮、磷超标，加剧了富营养化。更为严重的是，一些患病畜禽排泄物中不可避免地带有一些病毒或细菌如、大肠杆菌、肠炎沙门氏菌、鼠伤寒沙门氏菌、空肠弯曲杆菌、弯曲杆菌大肠菌、红嘴鸥弯曲杆菌和以生物膜形式的例如单核细胞增多性李氏杆菌、荧光极毛杆菌、绿脓杆菌、屎肠球菌和金黄色葡萄球菌及寄生虫虫卵等，若不加处理直接进人环境，不仅会直接威胁畜禽自身的生存，还会严重危害人体健康。近年来人畜共患疾病如沙门氏菌和血吸虫病的肆虐，已让人们清醒地认识到，对畜禽养殖废水不能再等闲视之。目前，国内外畜禽养殖废水的杀菌消毒方法主要有氯化消毒法(液氯、次氯酸钠、漂白粉、二氧化氯等)、紫外线消毒法和臭氧消毒法。这些杀菌消毒方法都有各自明显的局限性:紫外线等物理方法没有后续的杀毒作用、处理成本高;臭氧基建投资高、耗电量大、运行费用较高，而且易产生严重的腐蚀;液氯消毒对某些病毒、芽孢无效、易产生臭味，其消毒效果易受水质、水温、接触时间、PH值的影响，而且随着时间的推移，水中病毒对液氯消毒产生较大的抗性，另外液氯的投加设备结构复杂，易被腐蚀，危险性较大;次氯酸钠消毒电耗、盐耗相对较大，运行费用高，而且其消毒能力弱，处理过程中易带来废渣;漂白粉消毒在操作过程中产生强烈的刺激性气体，不利于操作人员的健康，消毒液浓度不便于控制，且反应后残渣堆积于污水池内易造成下水道的堵塞;二氧化氯消毒成本较高，所产生的C102-、C103-对健康有害，安全性有待进一步研究；另外，几乎所有的氯化消毒剂均可与水中的腐殖质等多种有机物作用，产生众多致癌、致畸、致突变的卤代烃类有机物。
[0003]而非均相光催化用于氧化还原过程目前已有较多研究。在光照条件下，光触媒材料吸收等于或大于其带隙的光辐照时，会产生光生载流子一电子-空穴对，随后光生载流子发生分离形成电子和空穴，并迀移到光触媒半导体的表面，被表面捕获的电子容易与体系中氧反应，形成氧负离子，氧负离子继续与水或质子反应形成氧自由基、羟基自由基，还可以与体系中有机物发生反应形成活性氧自由基;而表面捕获的空穴可与体系中电子给体反应生成自由基，或与水反应使羟基氧化形成活性氧自由基，从而产生杀菌、杀病毒、除有害物质的有益作用。理论上，可以将几乎所有有机物氧化成COdPH2O，即几乎可氧化一切有机污染物。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对目前畜禽养殖废水各种消毒方法存在的不足，结合非均相光催化作用提供一种快速、高效、广谱、廉价、对环境及水质没有二次污染、安全性能高的畜禽养殖废水处理方法。
[0006]
本发明涉及畜禽养殖废水处理方法，包括将畜禽养殖废水通入光催化处理装置，光催化处理装置包括进水口、处理池和出水口，在所述处理池中设置有光源和光触媒材料。
[0007]其中光触媒材料为负载有纳米二氧化钛的多孔载体。利用多孔载体的吸附作用及纳米二氧化钛的光催化作用以获得优良的杀菌效果。
[0008]多孔载体可选择为分子筛如沸石或具有层状结构的铝硅酸盐矿物如蒙脱石。由于分子筛及具有层状结构的铝硅酸盐矿物的表面特殊物理化学性质，具有很强的吸附、离子交换能力，对各种病毒，如轮状病毒、冠状病毒、以及各种病原菌，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌等有优良的吸附能力，同时也是抗菌剂的理想载体。
[0009]典型的负载型光触媒材料的制备方法为，以沸石作为载体为例，将沸石分子筛浸渍在可溶性钛盐中，在空气中焙烧而成。可溶性钛盐可为金属钛卤化物、硫酸盐、醇盐类等。具体制备方法可为:将可溶性钛盐溶解在相应的溶剂中(水、醇类等)，然后将加入氨水，然后将沸石分子筛浸渍于该溶液中，烘干后焙烧获得。也可通过本领域中其他常规方法制得所述负载型光触媒材料。
[0010]在光催化处理过程中，光源根据实际需要可以选用不同功率的紫外光源及光照时间。当废水中有机污染物浓度低则光源可选功率较低功率或缩短光辐照时间，反之，则选用较大功率的光源，延长光辐照时间。
[0011]本发明所述方法简单，杀菌作用强，并且本身无毒，对环境没有二次污染、人体无害，操作使用简单，易于推广。
[0012]当然，本发明的废液处理方法能以任何顺序与任何已知的废液处理方法组合，SP也可使用其他现有各种杀菌消毒方法，它们混合的顺序对于发明并不重要。
[0013]
【具体实施方式】
[0014]秤取硅铝比20的ZSM-5沸石，加入适量5%稀氨水，搅匀室温静置I小时，加入正钛酸乙酯溶液(15% )，搅匀，80度烘干，于马福炉内550°C焙烧2小时以获得负载有纳米二氧化钛的光触媒材料。
[0015]
将废水通入光催化处理装置，在处理装置的处理池中设置有紫外光源和上述负载有纳米二氧化钛的多孔载体，所述废水与所述光触媒接触，废水中各种细菌及病毒被沸石分子筛吸附，同时在紫外光能作用下，分子筛所负载的纳米二氧化钛低能价带电子发生跃迀，变成激发态，跃迀至高能价带生成光生电子，具有强还原性，而低能价带则因此出现光生空穴，具有强氧化能力，在水中形成强氧化还原作用的自由基，可进行杀菌、消毒，对所述废水进行处理。
【主权项】
1.一种畜禽养殖废水处理方法，包括将畜禽养殖废水通入光催化处理装置，在所述装置中使废水在光照的条件下流经光触媒表面，进行所谓的非均相光催化。2.如权利要求1所述方法，光源是紫外光源，光触媒是负载有纳米二氧化钛的多孔载体。3.如权利要求1或2所述方法，多孔载体可为分子筛如沸石或具有层状结构的铝硅酸盐矿物如蒙脱石。
【专利摘要】本发明在于提供一种快速、高效、广谱、廉价、对环境及水质没有二次污染、安全性能高的畜禽养殖废水处理方法。所述方法包括将畜禽养殖废水通入光催化处理装置，在所述装置中使废水在光照的条件下流经光触媒表面，进行所谓的非均相光催化，其中光触媒材料是负载有纳米二氧化钛的多孔载体。
【IPC分类】C02F1/72, C02F1/32, C02F1/70, C02F1/28, C02F1/30, C02F1/50
【公开号】CN105540730
【申请号】CN201511011964
【发明人】唐伟
【申请人】唐伟
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月30日