申请日2010.07.09
公开(公告)日2011.12.07
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明公开了一种黄姜废水的深度处理方法，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黄姜废水生物出水。黄姜废水生物出水为“中和+水解酸化+脱硫+甲烷发酵+I-BAF-1+I-BAF-2”处理工艺后(专利公开号CN1789171A)的出水。在电流密度30mA·cm-2、pH 7.75和加入0.1MNa2SO4支持电解质的运行条件下，黄姜废水生物出水中的难降解有机污染物能被有效去除，黄姜废水生物出水的COD从281.8mg L-1降到97.4mg L-1，满足国家一级排放标准，而能量消耗为13.44kWhm-3。该方法优点是氧化能力强、处理效果好、能耗低、可控性好，工业化应用极具潜力。
翻译权利要求书
1.一种黄姜废水的深度处理方法，其特征在于以掺硼金刚石膜BDD电极为阳极，不 锈钢为阴极，固定好的电极插入装黄姜废水生物出水的单室反应器，通过电化学氧化法深 度处理黄姜废水生物出水，运行条件通过在不同电流密度10～30mA·cm-2、pH 3～11和支 持电解质条件下进行处理得到;黄姜废水生物出水为“中和+水解酸化+脱硫+甲烷发酵 +I-BAF-1+I-BAF-2”处理工艺后的出水。
说明书
一种黄姜废水的深度处理方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种黄姜废水的掺硼金刚石膜BDD电极电化学 氧化深度处理方法。
背景技术
黄姜(Dioscoreazingiberensis C.H.Wright，DZW)废水是以黄姜为原料的皂素生产过 程中产生的一种高浓度有机废水，具有如下一些特点：(1)可生化性差，BOD/COD=0.27; (2)糖份含量高，约含2%，主要为还原糖;(3)COD高，综合废水的COD值高达 20000～30000mg L-1;(4)酸度高，pH值1.0左右;(5)盐度高，SO42-/COD值高达0.5。 一般采用“厌氧+好氧”的生物方法处理这类废水，但是由于具有如上一些特点，很难将 其处理达到国家排放标准。因此，深度处理黄姜废水尤为必要。
电化学氧化技术作为高级氧化技术的一种，以电子为氧化剂，不需另外添加氧化还原 剂，产生的羟基等自由基无选择地与废水中的有机污染物反应，将其降解为二氧化碳、水 或简单有机物，没有或很少产生二次污染，具有氧化能力强、反应条件温和、可控制性好、 反应器设备及其操作比较简单、环境友好等优点，非常适合用于深度处理难降解的有机工 业废水。
电极材料是电化学氧化技术的关键因素，它影响着电化学氧化过程的效果及效率。掺 硼金刚石膜(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 较高的析氧电势，有利于·OH等具有强氧化能力的活性中间体生成，从而具有较高的电流 效率和较强的氧化能力，且化学性能稳定、耐腐蚀能力强、不易被污染、不会释放有毒有 害物质。可见，BDD电极电化学氧化体系用于深度处理黄姜废水具有很好的应用前景，但 目前还没有这方面的研究报道。
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，提供一种可有效地深度处理黄姜 废水生物出水的方法，使其达到国家一级排放标准(COD<100mg L-1)。
本发明目的是通过如下措施来实现：该处理方法是以掺硼金刚石膜BDD电极为阳极， 不锈钢为阴极，固定好的电极插入装黄姜废水生物出水的单室反应器，通过电化学氧化法 深度处理黄姜废水生物出水，运行条件通过在不同电流密度10～30mA·cm-2、pH 3～11和 支持电解质条件下进行处理得到。
所述的黄姜废水生物出水为“中和+水解酸化+脱硫+甲烷发酵+I-BAF-1+I-BAF-2”处 理工艺后的出水。
所述的运行条件为电流密度30mA·cm-2、pH 7.75和加入0.1MNa2SO4支持电解质。
所述的支持电解质是指Na2SO4或Na3PO4。
黄姜废水生物出水的COD值为281.8mg L-1左右，调节pH值范围在3～11之间，同时 考察了不加支持电解质及加入0.1M Na2SO4或0.1M Na3PO4的处理情况。阳极为20×20mm 的BDD电极，阴极为相同大小的304型不锈钢片，电极间距固定为10mm。电化学氧化 处理过程中，将固定好的电极浸入装有250mL黄姜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10～30mA· 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)。
在电流密度为30mA·cm-2、pH 7.75和加0.1M Na2SO4支持电解质条件下，电解4h， 可将黄姜废水生物出水的COD从281.8mg L-1降到97.4mg L-1，满足国家一级排放标准， 能量消耗仅为13.44kWh m-3。
电解过程中，在BDD阳极表面水分解产生羟基自由基(·OH)：
BDD+H2O→BDD(·OH)+H++e-
硫酸根(SO42-)氧化生成过硫酸根(S2O82-)：
2SO42-→S2O82-+2e-
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-
这些生成的强氧化剂(·OH、S2O82-、Cl2、HClO、ClO-等)氧化废水中的有机污染物， 将它们彻底矿化成CO2和H2O，或者氧化成简单的有机物。
本发明相比现有技术具有如下的优点：
(1)BDD电极具有较强的产羟基自由能力，因此该方法具有较强的氧化能力，处理 效果好;
(2)BDD电极具有较高的析氧电势(高达2.8V左右)，大大抑制了析氧副反应的发 生，因此该方法电流效率较高，能耗低;
(3)BDD电极性能稳定，耐腐蚀能力强，因此该方法可用于水质条件恶劣的各种有 机工业废水的深度处理。
