申请日2010.07.09
公开(公告)日2012.01.25
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明公开了一种深度处理制药废水的方法，属于废水处理领域。该方法是以掺硼金刚石膜(BDD)电极为阳极，不锈钢为阴极，通过电化学氧化法深度处理制药废水生物出水，在电流密度为20～40mA·cm-2条件下进行。制药废水生物出水为“预处理+两相厌氧+改进SBR+固定化微生物-曝气生物滤池”处理工艺后(专利公开号CN 101157510A)的出水。当电量为5.12AhL-1，制药废水生物出水的COD从536.5mgL-1降至98.6mgL-1，达到国家一级排放标准，能量消耗仅为40.47kWh m-3。该方法优点是氧化能力强、电流效率高、可控性好，便于工业化应用。
翻译权利要求书
1.一种用于深度处理制药废水的方法，其特征在于以掺硼金刚石膜BDD电极为阳极， 不锈钢为阴极，将固定好的电极插入装制药废水生物出水的单室反应器，通过电化学氧化 法深度处理制药废水生物出水，在电流密度为20～40mA·cm-2条件下进行;制药废水生物 出水为“预处理+两相厌氧+改进SBR+固定化微生物-曝气生物滤池”处理工艺后的出水。
说明书
一种用于深度处理制药废水的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种以掺硼金刚石膜BDD电极为阳极电化学氧 化深度处理制药废水的方法。
背景技术
制药废水主要包括抗生素生产废水、合成药物生产废水、中成药生产废水以及各类制 剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类。由于制药废水具有有机污染物种类多、浓度高、 组成复杂、毒性大、色度深和含盐量高等特点，是我国污染最严重、最难处理的工业废水 之一。大多数制药废水若仅采用生物法处理根本无法达标排放，因此它们的深度处理显得 尤为重要。
各种物理化学方法可以用于难降解有机废水的深度处理，包括混凝沉淀法、吸附法、 化学氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法及膜分离等。其中，电化学氧化法因具有如下 一些优点在难降解有机废水深度处理领域越来越受到重视：①电子转移只在电极及废水组 份间进行，不需另外添加氧化还原剂，避免了由另外添加药剂而引起的二次污染问题;② 可以通过改变外加电流、电压随时调节反应条件，可控制性较强;③过程中可能产生的自 由基无选择地直接与废水中的有机污染物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物， 没有或很少产生二次污染;④反应条件温和，电化学过程一般在常温常压下就可进行;⑤ 反应器设备及其操作一般比较简单，如果设计合理，费用并不昂贵;⑥若排污规模较小， 可实现就地处理;⑦兼具气浮、絮凝、消毒作用;⑧作为一种清洁工艺，其设备占地面积 小，特别适合于人口拥挤城市污水处理。在国外，电化学水处理技术被称为“环境友好” 技术(Environmental Friendly Technology)，在绿色工艺方面极具潜力，可望得到广泛应用。 由于电化学过程发生在溶液和电极界面之间，因此电极材料是电化学氧化技术的关键因 素。BDD电极是目前研究表明电化学性能最好且最为稳定的电极材料，它具有如下一些独 特的优点：电势窗口宽(可达3.0V以上)，析氧电势高，有利于·OH等具有强氧化能力的 活性中间体生成;不会释放有毒有害物质，化学性能稳定;不易被污染，且具有“自洁净” 能力;耐腐蚀能力强(即使在HF酸中长时间使用，电极表面形貌也不会发生变化)，使用 寿命长。因此，将BDD电极用于深度处理制药废水具有很好的应用前景，但目前还没有 相关的研究报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供一种深度处理制药废水的 有效方法，使其达到国家排放标准。
本发明目的是通过如下措施来实现：用于深度处理制药废水的方法，该方法以掺硼金 刚石膜BDD电极为阳极，不锈钢为阴极，将固定好的电极插入装制药废水生物出水的单 室反应器，通过电化学氧化法深度处理制药废水生物出水，在电流密度为20～40mA·cm-2条件下进行。
所述的制药废水生物出水为“预处理+两相厌氧+改进SBR+固定化微生物-曝气生物滤 池”处理工艺后(专利公开号CN 101157510A，发明名称是：一种抗生素废水的处理工艺 及用途曾明倪晋仁宗承坤)的出水。
电解过程中，BDD电极表面将发生如下的反应：
(1)水分解产生羟基自由基(·OH)：
BDD+H2O→BDD(·OH)+H++e-
(2)硫酸根(SO42-)氧化生成过硫酸根(S2O82-)：
2SO42-→S2O82-+2e-
(3)氯离子氧化生成活性氯(Cl2、HClO和ClO-)：
2Cl-→Cl2+e-
Cl2+H2O→HCl+HClO
HClO+OH-→H2O+ClO-
产生的这些强氧化剂(·OH、S2O82-、Cl2、HClO、ClO-等)将废水中的难降解有机污 染物彻底矿化成CO2和H2O，或者氧化成简单的有机物，使其达到国家排放标准。
具体步骤如下：以大小为20×20mm的BDD电极为阳极，相同大小的304型不锈钢 片为阴极，电极间距固定为10mm。电化学氧化过程中，将固定好的电极插入装有250mL 制药废水生物出水的单室反应器，同时用磁力搅拌器搅拌溶液，通过恒流稳压电源向电极 提供恒定的电流，电流密度为20～40mA·cm-2。每隔一段时间从反应器中取样分析COD 的变化情况，并通过下式计算得到该过程的单位能量消耗：
Esp=UIt/V
其中，Esp为能量消耗(kWhm-3)，U为电压(V)，I为电流(A)，t为电解时间(h)， V为废水体积(L)。
当电流密度为20mA·cm-2时，电解8h后，即通过的电量为2.56Ah L-1，制药废水生 物出水的COD从536.5mg L-1降至291.2mg L-1，达到国家二级排放标准(COD<300mg L-1)，能量消耗仅为13.55kWhm-3。当电流密度为40mA·cm-2时，电解8h后，即通过的 电量为5.12Ah L-1，制药废水生物出水的COD从536.5mg L-1降至98.6mg L-1，达到国家 一级排放标准(COD<100mg L-1)，能量消耗仅为40.47kWh m-3。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：由于BDD电极具有较强的产羟基自由基能 力，该处理方法具有较强的氧化能力强和很好的处理效果。此外，由于BDD电极具有较 高的析氧电势(高达2.8V左右)，析氧副反应被大大抑制，该方法电流效率较高，且通过 调节电流电压可以很好的控制电化学氧化过程。
