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电催化氧化法预处理半合成抗生素废水的技术研究与应用

张建磊  
【摘要】: 半合成抗生素废水污染物浓度高、成份复杂、化学性质稳定,目前处理方法主要有物化法、生物法及其组合工艺,但抗生素废水中污染物难生物降解,残留抗生素对生物菌种有很强的抑制作用,难以发挥生物处理的优势,使处理效果不理想,达标排放费用高。针对这些问题,作者提出采用高级氧化技术对半合成抗生素废水进行预处理,进行了Fenton预处理、电催化氧化预处理和生物处理试验。研究了Fenton试剂和电催化氧化预处理半合成抗生素废水的可行性、影响因素、COD去除率及对废水可生性的改善,并对两种预处理的反应机理进行了探讨。 Fenton试验表明,所选因素中对COD去除率影响大小依次为:[FeSO4][H2O2]pH[絮凝剂]。在pH=3、[FeSO4]=240 mg/L、[H2O2]=1 mL/L、[絮凝剂]=1 mg/L、搅拌时间30 min条件下,COD去除效果最好,去除率可达29.4%。说明高级氧化技术可用于半合成抗生素废水的处理,但单独采用Fenton试剂法处理,废水的COD去除率偏低。 电催化氧化试验表明,其最佳工艺参数为:槽间距60 cm,槽电压50 V,空气流量为50 L/h,反应时间为30 min。超声波可提高废水COD去除率。在处理过程中装置内有絮凝物产生,采用两级电催化氧化可减小絮凝物对处理效果的影响。头孢曲松综合废水、氨苄/阿莫废水经两级电催化氧化处理后,COD去除率分别可达到62.1%和74.6%,优于单级装置的去除效果。 生物处理试验表明,未经预处理的废水,系统运行一段时间后COD去除率显著下降,降低进水浓度后,系统仍难以恢复。电催化氧化预处理后的废水经水解酸化、厌氧消化和好氧生物处理后,COD去除率分别可达20~40%、60%、76~80%,表明电催化氧化预处理后废水的可生化性得到了明显改善。在水解酸化-厌氧-好氧连续生化处理装置中,进水COD浓度约6000 mg/L,装置的最终出水COD可降至约250 mg/L。 实际工程运行表明,电催化氧化工艺处理半合成抗生素废水,COD去除率可稳定在50%左右,平均为54.1%,系统运行一个月没出现去除率明显下降的现象。按电压40 V,平均电流300 A,处理能力5 t/h计算,电耗为24 kW,即4.8度电/吨水。 室内试验和实际工程均表明,电催化氧化技术预处理半合成抗生素废水,COD的去除率大于50%,并且可显著提高废水的可生化性,有利于后续的生物处理,提高污染的去除率,降低处理成本。


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