专利名称：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…！!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(· 0H)BDD+H20 — BDD ( · OH) +H++e"(2)硫酸根(S042_)氧化生成过硫酸根(S2082_)2S0: — S2082、2e-(3)氯离子氧化生成活性氯(C12、HC10和CIO—)2Cr —Cl2+e-C12+H20 — HC1+HC10HC10+0r — H2CHClCT产生的这些强氧化剂(· OH、S2 082_、Cl2, HC10、C10_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20X20mm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 = Ult/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 < SOOmgL"1)，能 量消耗仅为13. 55kffh πΓ3。当电流密度为40mA cm—2时，电解8h后，即通过的电量为5. 12Ah
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(C0D < IOOmg L-1)，能量消耗仅为 40. 47kffh 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。
具体实施例方式下面列举2个实施例，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这2个实施 例。实施例1以20X20mm的BDD电极为阳极，相同大小的不锈钢为阴极，电极间距为10mm，电 化学氧化深度处理制药废水制药废水生物出水，COD为536. 5mg Γ1左右，电流密度为20mA cm—2。每隔2h从反应器中取样分析COD值，并计算单位能量消耗，实验结果列于表1中。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降至291. ZmgL—1，达到国家 二级排放标准(COD < 300mg L—1)，能量消耗仅为13. 55kffh πΓ3。表1电流密度为20mA cm—2 的条件下BDD电极电化学氧化深度处理制药废水生物出水过程中COD和Esp的变化情况 实施例2以20X20mm的BDD电极为阳极，相同大小的不锈钢为阴极，电极间距为10mm，电化 学氧化深度处理制药废水生物出水，COD为536. 5mg Γ1左右，电流密度为40mAcm_2。每隔 2h从反应器中取样分析COD值，并计算单位能量消耗，实验结果列于表2中。电解8h后， 即通过的电量为5. 12Ah ΙΛ制药废水生物出水的COD降至98. 6mg Λ达到国家一级排放 标；准(COD < IOOmg Γ1)，能量消耗仅为 40. 47kffh πΓ3。表2电流密度为40mA cm_2的条件下BDD电极电化学氧化深度处理制药废水生物 出水过程中COD和Esp的变化情况
权利要求
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。
2.根据权利要求1所述的用于深度处理制药废水的方法，其特征在于所述的制药废水 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”处理工艺后的 出水。
全文摘要
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536.5mg L-1降至98.6mg L-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。
文档编号C02F1/461GK101863535SQ20101022230
公开日2010年10月20日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者倪晋仁, 朱秀萍 申请人:北京大学