三维电催化耦合厌氧处理抗生素废水技术研究

三维电催化耦合厌氧处理抗生素废水技术研究

李卓坪徐根华曹惠忠戴昕淤

李卓坪淤LIZhuo-ping曰徐根华于XUGen-hua曰曹惠忠淤CAOHui-zhong曰戴昕淤DAIXin（淤南京科盛环保科技有限公司，南京211500；于南京大学连云港高新技术研究院，连云港222000）（淤NanjingShengkeEnvironmentalProtectionTechnologyCo.，Ltd.，Nanjing211500，China；于ResearchInstituteofNanjingUniversityinLianyungang，Lianyungang222000，China）

摘要院高浓度含盐抗生素有机废水经电催化氧化预处理后，在后续生化处理中表现出良好的生化性。实验中所使用的UASB-一级接触好氧-二级接触好氧连续生化处理系统在运行90天的时间后，出水COD浓度基本稳定在100mg/L左右，可达到国家污水综合排放标准一级标准。

Abstract:Afterthepretreatmentofelectrocatalyticoxidation,highconcentrationofsaltantibioticsorganicwastewatershowsgoodbiochemicalqualityinthesubsequentbiochemicaltreatment.After90days'operationofUASB-firstgradecontactaerobic-secondgradecontactaerobiccontinuousbiochemicaltreatmentsystemusedintheexperiment,theeffluentCODconcentrationisbasicallystablein100mg/L,whichcanmeetthefirststandardofthenationalintegratedwastewaterdischargestandard.关键词院三维电催化；耦合；厌氧；抗生素废水Keywords:threedimensionalelectrocatalysis；coupling；anaerobic；antibioticwastewater中图分类号院X703文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）31-0305-02

0引言目前，国内有300多家企业生产70多个品种的抗生素，占世界总产量的20%耀30%[1]，抗生素生产过程中产生的废水的特点为：淤水质成分复杂：抗生素废水生产工艺流程长，反应复杂、副产物多；于废水中污染物含量高，COD浓度高，少则数千，多则几十万；盂废水中难降解及有毒有害物质多，含有一定浓度的有机类生物抑制剂，给生化处理造成困难；榆部分废水盐分含量高，对微生物有明显的抑制作用。

现阶段虽然抗生素废水处理方法有很多种，比如生物法、物化法等，但是存在着各种各样的弊端，无法进行大量应用[2-3]。而电催化氧化法属高级氧化技术的出现有效的解决了治理成本高、效果差等问题，越来越受到水处理领域相关机构的青睐，但是与此相关的应用报道却很少见[4]，本文对此进行了尝试。本课题采用电催化氧化-厌氧消化-好氧工艺对抗生素废水进行了处理，结果表明，电催化氧化和酸化水解可显著改善废水的生化性，处理后的废水COD可降至320mg/L左右。

1实验方法1.1实验用水试验废水水样取自南京某制药厂，主要从事抗生素、生物制剂、基因工程领域的研发与生产，废水主要来源于抗生素类药品生产过程。根据该厂提供的资料，废水成分非常复杂，属于高浓度有机含盐废水，其中COD浓度为23000耀25000mg/L；BOD5浓度为2500耀6000mg/L；pH值为4耀6；颜色随加工车间改变而不同，通常呈暗棕色，具有强烈的刺激性气味，有少量的悬浮物。

1.2实验装置及工艺流程原水先通过蠕动泵恒量泵入三维电催化氧化槽，由于羟基自由基的强氧化作用，废水中的环链及长链的大分子物质会被降解，变成短链或直链型的小分子物质，或者直接矿化为最终产物CO2和H2O，完成电催化氧化后，出水进入调节池，同回流的出水（30%）混合后调整pH进入初沉池，不仅节省加碱量，也可以起到稀释水质和缓冲作用，降低对后续单元的冲击。初沉池出水进入UASB厌氧反应池，厌氧反应24h后出水顺序进入一级接触氧化池16h和二级接触氧化池12h，出水进入二沉池。

1.3分析项目及方法COD：重铬酸钾法；BOD：五日生化需氧量自动测定仪；pH：玻璃电极法；DO：在线溶解氧仪；SS：重量法。以上方法均按标准方法进行[5]。

2试验结果及分析2.1电催化氧化实验结果分析该实验采用的由PVC材料制成（厚5mm）长方体的电催化氧化装置槽体，它的高是300mm，长是600mm，宽是100mm，在其底部装置均匀分布的细管（椎5mm），并且为了保证布水和进气均匀，应该在这些细管底部开孔。阳极为石墨电极，阴极为不锈钢板电极，电极极板定在两边的槽体上。以活性炭-纳米二氧化钛作粒子填充电极。试验时用尼龙网（窗纱）做隔膜将极板与粒子电极隔开，避免电极与粒子接触导致短路，并且用窗纱可将粒子电极整体取出，易于进行粒子电极更换和冲洗。

设定实验条件为电极间距50cm，槽电压45V，反应起始pH值4.1，反应时间40min，通入压缩空气量为30L/h，实验结果见表1。

由表1可知，三维电催化氧化装置对COD、BOD、SS的去除率分别为：54.5%，16.5%，75%，废水的pH和可生化性均得到了极大的改善，有利于后续生化处理，同时对SS也有较好的去除效果。电催化氧化法是三元电极术与催化氧化技术的耦合，以电作激发能，利用空气中的氧气，通过一系列的化学反应生成初生态的H2O2，随之进一步分解产生具有极强氧化性的羟基自由基。废水中的难降解的有机物在羟基自由基的作用下，迅速分解为易于分解的小分子有机物，甚至直接矿化为CO2和H2O等最终产物形态。阳极溶出的亚铁粒子被氧化为三价铁离子，也有一定的絮凝作用，可以去除部分COD和SS及色度[4]。

2.2生化实验结果及分析为了进一步考察电催化氧化对抗生素废水可生化性的改善效果，对其出水进行了连续生化处理试验。接种污泥取自该厂抗生素废水管沟污泥和生活污水厂污泥1:1混合制成，UASB起始负荷为0.5kgBOD/kgMLSS，待运行稳定并处理效率稳定75%五天后提负荷30%，好氧系统与UASB同步启动，系统运行时间共计90天。实验结果见图2。

由图2可看出：经电催化氧化处理后的抗生素生产废水，其可生化性得到极大的提升，经过UASB-一级接触好氧-二级接触好氧连续生化处理，其废水中的有机污染物得到较好的生化处理。生化系统在运行60天后，达到实验满负荷运行；70天后，二沉池出水可达到国家污水综合排放标准一级标准。其中，UASB的COD去除率为65%耀75%，COD可降至2500mg/L左右；一级接触氧化池COD去除率为75%耀85%，COD可降至400mg/L左右；二级接触氧化池COD去除率为70%耀80%，系统的最终出水COD浓度基本可稳定在100mg/L以下。

3小结高浓度含盐抗生素有机废水经电催化氧化预处理后，在后续生化处理中表现出良好的生化性。实验中所使用的UASB-一级接触好氧-二级接触好氧连续生化处理系统在运行90天的时间后，出水COD浓度基本稳定在100mg/L左右，可达到国家污水综合排放标准一级标准。

参考文献院[1]侯纪蓉，张雨风.我国农药工业三废治理方法[J].化工保，1998，18（1）：15-19.[2]丁彩梅.抗生素工业废水处理技术的研究进展[J].医药工程设计，2006，27（2）：65-68.[3]杨军，陆正禹，胡纪萃，等.抗生素工业废水生物处理技术的现状与展望[J].环境科学，1997，18（3）：83-85.[4]张建磊，任立人，等.电催化氧化-水解-厌氧-好氧工艺处理半合成类抗生素废水的研究[C].中国环境科学学会学术年会优秀论文集（2008）：484-487.[5]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法（第4版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.