电解提高医药化工废水可生化性的研究谢国建

2010年第10期广东化工第37卷总第210期·105·电解提高医药化工废水可生化性的研究谢国建1，张瑜2，徐伟1，邵科1，朱英俊1，赵佳佳1，王蕴赟1(1．杭州市环境监测中心站，浙江杭州310007；2．杭州经济技术开发区环境监测站，浙江杭州310012)[摘要]采用自制的电解装置处理医药化工废水，通过实验，确立了废水初始pH、电流密度、极板间距等工艺参数的最佳值，在此基础上，研究了电解对废水可生化性的影响。结果表明：在最佳工艺条件下，对废水进行1h的电解处理，CODCr的去除率达到36.56%，废水的B/C从0.11上升到0.41。可见，电解可以有效地提高医药化工废水的可生化性。[关键词]电解；医药化工废水；可生化性[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2010)10-0105-02ImprovementofPharmaceuticalandChemicalWastewater’sBiodegradabilitybyElectrolysisXieGuojian1,ZhangYu2,XuWei1,ShaoKe1,ZhuYingjun1,ZhaoJiajia1,WangYunyun1(1.HangzhouEnvironmentalMonitoringCentre,Hangzhou310007；2.HangzhouEconomicandTechnologicalDevelopmentAreaEnvironmentalMonitoringCentre,Hangzhou310012,China)Abstract:Aself-regulatingelectrolyticsetwasusedtotreatpharmaceuticalandchemicalwastewater,theoptimaltechnicalconditionswasestablishedbyexperiment,includinginitialwastewaterpH,currentdensity,andelectrodedestances.Onthatbasis,theinfluenceofelectrolysisonwastewater’sbiodegradabilitywasresearched.Theresultsshowedthat,after1hour’selectrolysisdisposalundertheoptimaltechnicalconditions,theremovalrateofCODCrwas36.56%,B/Cratioincreasedfrom0.11to0.41.Itwasconcludedthattheelectrolysiscouldimprovepharmaceuticalandchemicalwastewater’sbiodegradabilityefficiently.　Keywords:electrolysis；pharmaceuticalandchemicalwastewater；biodegradability化学制药工业是我国国民经济的重要组成部分，但由此也产生了大量的医药化工废水。医药化工废水是一类水质成分复杂、有机污染物浓度高、可生化性差的工业废水，具有冲击负荷高、处理难度大等特点，仅采用传统单一的生化处理很难达到预期的效果，而且处理的成本较大。因此，对此类废水进行适当的前处理，降低有机物的浓度，并提高废水的可生化性，对后续进一步的生化处理具有重要的意义。电解是高级氧化工艺(AdvancedOxidationProcess，AOP)的一种，能通过反应产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)，将复杂的大分子有机物转变为简单的小分子有机物，甚至彻底矿化为H2O和CO2，具有反应迅速、效果明显、适应面广、成本低廉等优点，已成为处理难降解有机污染物的新型方法之一[1]。研究[2-3]表明，电解可有效地去除废水中的有机物并提高可生化性。文章采用自制的电解装置对取自浙江某化工制药厂的生产废水进行了实验研究，通过考察影响CODCr去除率的关键参数，确立最佳的工艺条件，同时考察了电解对废水B/C的影响。1材料和方法1.1实验装置图1电解实验装置Fig.1Schematicdiagramofelectrolysisexperimentalsystem实验装置如图1所示。采用4L(20cm×10cm×20cm)的玻璃电解槽，两边放置不锈钢板作为阴极，中间放置网状Ti基PbO2催化电极作为阳极，极板大小均为15cm×8cm，由直流稳压电源(WYJ-9601型)供电。1.2废水来源及性质实验废水为取自浙江某化工制药厂的生产废水，废水性质如表1所示。表1废水水质Tab.1WastewaterqualitypHCODCr/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)2~37000~8000600~9001.3分析测试方法pH采用膜电极法(WTW330i便携式pH计)测定，CODCr采用重铬酸钾法(CTL-12型化学需氧速测仪)测定，BOD5采用稀释接种法(《水和废水监测分析方法(第四版)》)测定。用NaOH溶液和HCl调节废水的pH。2结果和讨论01020304050600.40.50.60.70.80.91.0C/C0time/minpH2.65pH3.42pH4.61pH5.53pH6.61pH7.47pH8.59图2pH对处理效果的影响Fig.2EffectofpHontreatmentresult2.1最佳工艺条件的确立影响电解处理效果的主要工艺参数有：废水的初始pH、[收稿日期]2010-07-08[作者简介]谢国建(1981-)，男，浙江萧山人，硕士研究生，工程师，现工作于杭州市环境监测中心站，主要研究方向为环境生物技术。+--广东化工2010年第10期·106·期电流密度和极板间距。2.1.1最佳初始pH的确立常温下取废水3.5L，在电流密度为5mA·cm-2、极板间距为2cm、电解时间为1h的条件下，考察了不同的初始pH对电解处理效果的影响，废水初始CODCr浓度在7700～7900mg·L-1之间，结果如图2所示。由图2可知，随着电解时间的增加，废水中CODCr浓度都呈下降趋势。其中，下降最快的是初始pH为6.61的废水，CODCr浓度从7831mg·L-1下降到4776mg·L-1，去除率达到39.01%。与本组实验中其他废水的电解情况相比较可得，在本实验条件下，废水的最佳初始pH应控制在6~7之间。2.1.2最佳电流密度的确立常温下取废水3.5L，在pH为6.33、极板间距为2cm、电解时间为1h的条件下，考察了不同的电流密度对电解处理效果的影响，废水初始CODCr浓度在7600~8000mg·L-1之间，结果如图3所示。01020304050600.40.50.60.70.80.91.0C/C0Time/min2mA·cm-23mA·cm-24mA·cm-25mA·cm-26mA·cm-2图3电流密度对处理效果的影响Fig.3Effectofcurrentdensityontreatmentresult01020304050600.40.50.60.70.80.91.0C/C0Time/min1cm2cm3cm4cm图4极板间距对处理效果的影响Fig.4Effectofelectrodedistanceontreatmentresult由图3可知，随着电解时间增加，废水中CODCr浓度都呈逐渐下降的趋势。其中，电流密度为6mA·cm-2的废水下降最快，CODCr浓度从7947mg·L-1下降到4876mg·L-1，去除率为38.64%。这主要是因为随着电流密度的增加，相同时间内通过阴极和阳极的电子增加，由此产生的·OH、H2O2等强氧化物质也增多，使极板表面的电化学氧化和水样中的间接反应程度增大，提高了废水中的CODCr的去除效率[4]。但如果电流密度过高，也会加快电极副反应，从而导致电流效率下降，能耗增加，因此在本实验条件下，最佳的电流密度应为5mA·cm-2。2.1.3最佳极板间距的确立常温下取废水3.5L，在pH为6.67、电流密度为5mA·cm-2、电解时间为1h的条件下，考察了不同的极板间距对电解处理效果的影响，废水初始CODCr浓度在7700~7900mg·L-1之间，结果如图4所示。由图4可知，极板间距越小，电解的处理效果越明显。但是，如果极板间距过小，电流会增大，从而导致发热量增加，并最终影响电流效率，而且医药化工废水的盐分往往较高，极板间距太小，有可能造成整个电路短路，所以综合考虑，在本实验条件下，最佳的极板间距应为2cm。2.2电解对废水可生化性的影响常温下取废水3.5L，在pH为6.51、电流密度为5mA·cm-2、极板间距为2cm、电解时间为1h的条件下，考察了电解对废水可生化性的影响，结果如图5所示。010203040506002000400060008000100000.00.10.20.30.40.5B/CCODCrBOD浓度/(mg·L-1)Time/minB/C图5电解对废水可生化性的影响Fig.5Effectofelectrolysisonbiodegradabilityofwastewater由图5可知，经过电解处理，废水的CODCr浓度从7921mg·L-1下降到5025mg·L-1，去除率达到36.56%，BOD5浓度从864mg·L-1提高到2061mg·L-1，B/C从0.11上升到0.41，废水的可生化性得到显著提高。3小结(1)实验表明，电解能够有效地去除医药化工废水中的有机污染物。在本实验条件下，最佳的工艺条件为废水的初始pH控制在6~7之间、电流密度5mA·cm-2、极板间距2cm。(2)在最佳的工艺条件下，废水经过1h的电解处理，CODCr的去除率达到36.56%；B/C从0.11上升到0.41，可生化性明显提高，对于后续的进一步生化处理具有重要意义。参考文献[1]倪建国，吴成强，朱润晔，等．微电解-电解预处理硝基苯废水的研究[J]．浙江工业大学学报，2007，35(6)：627-630，645．[2]刘弋潞，卢维奇，霍建昌，等．催化电解一混凝法处理有机废水的研究[J]．广东化工，2009，36(3)：72-75．[3]罗阳春，王家德，陈建孟，等．电催化氧化技术提高垃圾渗滤液可生化性的研究[J]．水处理技术，2005，31(5)：73-75，86．[4]王敏，李小明．催化电解法处理垃圾渗滤液的研究[J]．环境科学与技术，2002，25(2)：17-21．(本文文献格式：谢国建，张瑜，徐伟，等．电解提高医药化工废水可生化性的研究[J]．广东化工，2010，37(10)：105-106)(上接第99页)和基本技能的基础上所安插的重要的总结性教学环节。课程设计涉及化工原理课程的主要内容，学生不仅可以巩固和深化有关化工过程及设备方面的知识，而且可用它们去分析和解决化工设备在操作、安装等方面的实际问题。通过课程设计，查阅各种技术资料，选用经验公式，确定经验数据，讨论工艺参数与设备结构、尺寸间的影响，培养学生分析问题解决问题的能力。在设计时，学生的主导性得到了充分的发挥，相同的题目可以设计成不同类型的设备，学生之间、学生与教师之间互相切磋、讨论，进一步掌握了化工原理课程的特点和处理方法[4]。参考文献[1]李素君．化工原理课程教学方法的探讨[J]．辽阳石油化工高等专科学校学报，2001，17(2)：70-71．[2]胡孝勇，胡孝琼，陈薇．化工原理及其实验教学改革[J]．广东化工，2008，35(8)：173-175．[3]刘红，郭飞燕，贾桂云，等．化工原理实验中学生创新思维能力的培养[J]．广东化工，2005，(2)：57-58．[4]徐绍红．化工原理课程设计改革的深度研究[J]．平原大学学报，2001，18(4)：85-86．(本文文献格式：张春芳，