电辅助微生物强化降解高浓度制药废水处理装置及处理制药废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制药废水处理装置及利用该装置处理制药废水的方法。
【背景技术】
[0002]水资源的污染问题一直存在，已经威胁到整个社会的可持续发展，水污染的治理必须提上日程。据环保部统计，2012年全国废水排放总量为684.3亿吨，达到历年之最，仅工业废水排放量就占到32.4%，制药行业作为我国工业的支柱行业，其废水排放占工业废水排放量的绝大部分。由于目前的制药行业生产工艺原料利用率低、提炼纯度低，导致制药废水中残留大量高毒性、难降解有机物，势必会对环境造成严重的污染。制药废水中的毒性物质严重危害水生动植物的生存，有些甚至抑制细菌生长，造成水体自净能力减弱，使危害加剧。其具体特征如下:水质成分复杂、废水中污染物质含量高、C0D值高、有毒有害物质多、生物难降解物质多、盐分含量高、色度非常高、高浓度废母液产生量大(150?850m3/t产品)。制药废水具有较强的生物毒性和生物难降解性，其长期存在于环境中，将会引发环境中出现抗性基因，因此，制药废水必须得到有效的处理。
[0003]目前制药废水主要采用生物法处理为主，但生物处理对制药废水毒性去除能力弱，导致工艺去除C0D、氨氮能力下降，且废水中难降解物质较多，可穿透生物处理工艺而排入水体。此外，常规生物处理法不能提供降解污染物的氧化还原电位，废水中的复杂化合物在水中经过一系列生物化学作用，相互之间发生反应，生成降解性差，毒性大的物质，并能长期滞留在水中，造成长久的危害，必须寻求一种可高效降解制药废水中毒性物质的新工艺。伴随着《制药工业污染物的排放标准》的颁布与实施，目前常用的制药废水处理技术也面临着出水不达标和工艺需升级改造的问题，因此，发展合理高效的制药废水处理工艺迫在眉睫。
【发明内容】
[0004]本发明是为了解决现有处理高浓度制药废水的方法废水毒性去除率低和C0D去除能力差的技术问题，并解决目前微生物电辅助系统中由于催化剂成本较高、反应器构型不合理导致的该工艺难以规模化发展的技术问题，提供了一种电辅助微生物强化降解高浓度制药废水处理装置及处理制药废水的方法。
[0005]本发明电辅助微生物强化降解高浓度制药废水处理装置包括进水口、出水口、箱体、顶盖、水质监测口、有机玻璃板、碳纤维刷、钛丝线、集气管、湿式气体流量计、水封箱、积泥斗和排泥口，所述箱体包括八个隔室，分别为第一隔室、第二隔室、第三隔室、第四隔室、第五隔室、第六隔室、第七隔室和第八隔室，相邻的隔室之间由隔板隔开，第一隔室与第二隔室之间的隔板下端设有一个联通孔，第二隔室与第三隔室之间的隔板上端设有一个联通孔，第三隔室与第四隔室之间的隔板下端设有一个联通孔，第四隔室与第五隔室之间的隔板上端设有一个联通孔，第五隔室与第六隔室之间的隔板下端设有一个联通孔，第六隔室与第七隔室之间的隔板上端设有一个联通孔，第七隔室与第八隔室之间的隔板下端设有一个联通孔；
[0006]所述箱体的左侧位于第一隔室外侧的上端设有进水口，箱体的右侧位于第八隔室外侧的上端设有出水口，箱体前侧和后侧位于每个隔室外侧均设有水质监测口 ；
[0007]每个隔室的顶部均设有有机玻璃板，每个有机玻璃板的下表面均平行固定有五个碳纤维刷组，每个碳纤维刷组中沿着箱体前后方向上等距离排列有4个碳纤维刷，每个碳纤维刷的中心设有钛丝线，钛丝线穿过有机玻璃板暴露在有机玻璃板的上表面，碳纤维刷依靠钛丝线固定在有机玻璃板上；
[0008]五个碳纤维刷组中的三个碳纤维刷组作为阴极，两个碳纤维刷组作为阳极，阴极与阳极交替排布，每个作为阴极的碳纤维刷组暴露在有机玻璃板上表面的钛丝线均通过导线与变压器的负极连接，每个作为阳极的碳纤维刷组暴露在有机玻璃板上表面的钛丝线均通过导线与变压器的正极连接；
[0009]所述箱体上方设有顶盖，顶盖与有机玻璃板之间留有距离，顶盖上设有集气管，湿式气体流量计与集气管通过水封瓶密闭连接，每个隔室的底部均设有积泥斗，每个积泥斗底部均设有排泥口。
[0010]进一步的，每个隔室外的水质监测口为2?4个，分别设置于每个隔室外侧的上部和下部由上至下顺次排列。
[0011]进一步的，每个碳纤维刷呈圆柱状，直径为2?4cm。
[0012]进一步的，每个碳纤维刷组沿着箱体左右方向上平行排列，每个碳纤维刷组之间错位排布，使得任意相邻的3个碳纤维刷形成正三角形，任意两个碳纤维刷之间的距离为4cm0
[0013]进一步的，所述钛丝线与有机玻璃板之间的缝隙用高真空硅脂密封。
[0014]进一步的，所述积泥斗侧壁的倾角为60度。
[0015]进一步的，第四隔室与第五隔室之间隔板上端联通孔的高度比第二隔室与第三隔室之间隔板上端联通孔的高度低5cm，第六隔室与第七隔室之间隔板上端联通孔的高度比第四隔室与第五隔室之间隔板上端联通孔的高度低5cm。
[0016]利用上述电辅助微生物强化降解高浓度制药废水处理装置处理制药废水的方法，按以下步骤进行:
[0017]一、将药厂污水处理站二沉池回流污泥过10目筛网去除大颗粒物，然后向污泥中加入新鲜制药废水，并投加NaH2P0#P NH4C1至污泥和制药废水混合物中，使C0D:N:P的质量比为200:5:1，连续驯化两周，然后将驯化后的混合物投入到电辅助微生物强化降解高浓度制药废水处理装置的每个隔室中，接种量为每个隔室有效容积的2/3 ;
[0018]二、将钛丝线与变压器连接，控制变压器电压为0.7?1.2V，反应温度为25?35°C，pH值6?8，首先在序批式模式下运行，当电辅助微生物强化降解高浓度制药废水处理装置内阴极与阳极之间的电流大于25mA，同时外接的湿式气体流量计监测到有明显气体产出时，此时碳纤维刷表面挂膜成功，将运行方式改为连续进水模式，设置水力停留时间为8?12h，保证箱体内每一隔室水流上升或下降的流速为1?1.5m/h，出水口出水，即完成水处理过程。
[0019]序批式模式是反应器按进水、排水周期来进行反应的，每个周期包括进水、反应、排水三个步骤；连续进水模式是指废水随着时间一直不断的进入和流出反应器，反应器中的流场和物质的交换在时间上是一致的。
[0020]步骤一中污泥浓度为4?6g/L，所述的污泥浓度是指污泥中活性微生物的浓度。
[0021]步骤一中新鲜制药废水的C0D值为2500?4000mg/L。
[0022]本发明的原理:
[0023]本发明电辅助微生物强化降解高浓度制药废水处理装置，有效体积500L，它包括八个相同的隔室，隔室之间通过上下穿孔进行连通，在流程上达到折流效果，各隔室的水面高度由两隔室间上穿孔的高度决定，沿水流方向依次递减5cm，到达推流的效果。每个隔室是一个独立的微生物电催化系统，阴极和阳极材料均采用圆柱状碳纤维刷，中间导线为钛丝制成，阴阳极碳纤维刷之间的垂直距离为4cm，采用正三角形阴阳极交叉，布置碳纤维刷垂直排列，以达到最佳的电极表面积利用率。同时水流剪切力可使电极表面的生物膜更新较快，传质效果明显。八个隔室共用一个集气管，与湿式气体流量计连接。
[0024]本发明采用多组电极共处一个隔室内，在流态上呈串联式，以具有良好导电性能和较大比表面积的碳纤维刷为阴阳极材料，根据废水中需要处理的目标污染物种类，通过改变外加电压，在阴阳极附近提供一定的氧化还原电位，在噬电微