CN101863534A - 一种黄姜废水的深度处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黄姜废水的深度处理方法,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黄姜废水生物出水。黄姜废水生物出水为“中和+水解酸化+脱硫+甲烷发酵+I-BAF-1+I-BAF-2”处理工艺后(专利公开号CN1789171A)的出水。在电流密度30mA cm-2、pH7.75和加入0.1M Na2SO4支持电解质的运行条件下,黄姜废水生物出水中的难降解有机污染物能被有效去除,黄姜废水生物出水的COD从281.8mg L-1降到97.4mg L-1,满足国家一级排放标准,而能量消耗为13.44kWhm-3。该方法优点是氧化能力强、处理效果好、能耗低、可控性好,工业化应用极具潜力。

Description

一种黄姜废水的深度处理方法
技术领域
[0001] 本发明属于废水处理领域,具体涉及一种黄姜废水的掺硼金刚石膜BDD电极电化 学氧化深度处理方法。
背景技术
[0002]黄姜(Dioscoreazingiberensis C. H. Wright, DZW)废水是以黄姜为原料的皂素 生产过程中产生的一种高浓度有机废水,具有如下一些特点:(1)可生化性差,B0D/C0D = 0. 27 ; (2)糖份含量高,约含2%,主要为还原糖;(3) COD高,综合废水的COD值高达20000〜 30000mg L-1 ; (4)酸度高,pH值1. 0左右;(5)盐度高,S0/7C0D值高达0. 5。一般采用“厌 氧+好氧”的生物方法处理这类废水,但是由于具有如上一些特点,很难将其处理达到国家 排放标准。因此,深度处理黄姜废水尤为必要。
[0003] 电化学氧化技术作为高级氧化技术的一种,以电子为氧化剂,不需另外添加氧化 还原剂,产生的羟基等自由基无选择地与废水中的有机污染物反应,将其降解为二氧化碳、 水或简单有机物,没有或很少产生二次污染,具有氧化能力强、反应条件温和、可控制性好、 反应器设备及其操作比较简单、环境友好等优点,非常适合用于深度处理难降解的有机工 业废水。
[0004] 电极材料是电化学氧化技术的关键因素,它影响着电化学氧化过程的效果及效 率。掺硼金刚石膜(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 具有较高的析氧电势,有利于• 0H等具有强氧化能力的活性中间体生成,从而具有较高的 电流效率和较强的氧化能力,且化学性能稳定、耐腐蚀能力强、不易被污染、不会释放有毒 有害物质。可见,BDD电极电化学氧化体系用于深度处理黄姜废水具有很好的应用前景,但 目前还没有这方面的研究报道。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处,提供一种可有效地深度处理 黄姜废水生物出水的方法,使其达到国家一级排放标准(C0D< lOOmg L—1)。
[0006] 本发明目的是通过如下措施来实现:该处理方法是以掺硼金刚石膜BDD电极为阳 极,不锈钢为阴极,固定好的电极插入装黄姜废水生物出水的单室反应器,通过电化学氧化 法深度处理黄姜废水生物出水,运行条件通过在不同电流密度10〜30mA cm_2、pH3〜11和 支持电解质条件下进行处理得到。
[0007] 所述的黄姜废水生物出水为“中和+水解酸化+脱硫+甲烷发酵 +I-BAF-1+I-BAF-2”处理工艺后的出水。
[0008] 所述的运行条件为电流密度30mA cm—2、pH7. 75和加入0. 1M Na2S04支持电解质。
[0009] 所述的支持电解质是指Na2S04或Na3P04。
[0010] 黄姜废水生物出水的COD值为281. 8mg L—1左右,调节pH值范围在3〜11之间,同 时考察了不加支持电解质及加入0. 1M妝2504或0. 1M Na3P04的处理情况。阳极为20X20mm的BDD电极,阴极为相同大小的304型不锈钢片,电极间距固定为10mm。电化学氧化处理过程中,将固定好的电极浸入装有250mL黄姜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10〜30mAcm_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:
[0011] Esp = Ult/V
[0012] 其中,Esp为能量消耗(kWh m_3),U为电压(V),I为电流㈧,t为电解时间(h),V 为废水体积(L)。
[0013] 在电流密度为30mAcnT2、pH7. 75和加0. mNa2S04支持电解质条件下,电解4h,可将 黄姜废水生物出水的COD从281. 8mg L—1降到97. 4mg L—1,满足国家一级排放标准,能量消 耗仅为 13. 44kffh πΓ3。
[0014] 电解过程中,在BDD阳极表面水分解产生羟基自由基(· 0Η):
[0015] BDD+H20 — BDD ( · OH) +H++e"
[0016] 硫酸根(SO/—)氧化生成过硫酸根(S2O82O :
[0017] 2S0: — S2O广+2e-
[0018] 氯离子氧化生成活性氯(Cl2、HClO和CIO—):
[0019] 2Cr —Cl2+e-
[0020] C12+H20 — HC1+HC10 [0021 ] HC10+0r — H2CHClCT
[0022] 这些生成的强氧化剂(·οΗ、52ο82_、α2、Ηαο、αο_等)氧化废水中的有机污染物, 将它们彻底矿化成CO2和H2O,或者氧化成简单的有机物。
[0023] 本发明相比现有技术具有如下的优点:
[0024] (I)BDD电极具有较强的产羟基自由能力,因此该方法具有较强的氧化能力,处理 效果好;
[0025] (2)BDD电极具有较高的析氧电势(高达2. 8V左右),大大抑制了析氧副反应的发 生,因此该方法电流效率较高,能耗低;
[0026] (3)BDD电极性能稳定,耐腐蚀能力强,因此该方法可用于水质条件恶劣的各种有 机工业废水的深度处理。
具体实施方式
[0027] 下面列举3个实施例,对本发明加以进一步说明,但本发明不只限于这3个实施 例。
[0028] 实施例1
[0029] 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 学氧化深度处理黄姜废水生物出水,COD为281. 8mg Γ1左右,ρΗ为7. 75,加入0. IMNa2SO4 支持电解质,电流密度分别为IOmA cm_2、20mA cm_2和30mA cm_2。每隔一段时间从反应器中 取样分析COD值,实验结果列于表1中。电解8h后,黄姜废水生物出水的COD值分别降到 105. 8mg Γ\76. 7mg Γ1和65. 4mg Γ1。可以看到,电流密度为30mA cm_2时,处理效果最好。
[0030] 表1不同电流密度下BDD电极电化学氧化黄姜废水生物出水COD的变化情况
[0032] 实施例2
[0033] 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 学氧化深度处理黄姜废水生物出水,COD为281. 8mg L—1左右,pH为7. 75,不加支持电解质 或分别加入0. 1M Na2S04*0. 1M Na3P04支持电解质,电流密度为20mA cm—2。每隔一段时间 从反应器中取样分析COD值,实验结果列于表2中。电解8h后,黄姜废水生物出水的COD 值分别降到166. 7mg r\l03. 5mg L-1和76. 7mg L-1。可以看到,加入0. lMNa2S04支持电解 质,处理效果最好。
[0034] 表2不同支持电解质下BDD电极电化学氧化黄姜废水生物出水COD变化情况
[0035]
[0036] 实施例3
[0037] 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 化学氧化深度处理黄姜废水生物出水,COD为281. 8mg Γ1左右,ρΗ分别为3、7. 75和11,力口 入0. IM Na2SO4支持电解质,电流密度为20mA cm_2。每隔一段时间从反应器中取样分析COD 值,实验结果列于表3中。电解8h后,黄姜废水生物出水的COD值分别降到100.5mg L—1、 76. 7mg L—1和89.3mg L—1。可以看到,在中性条件下处理效果最好。
[0038] 表3不同ρΗ值下BDD电极电化学氧化黄姜废水生物出水COD的变化情况
[0039]

Claims (4)

  1. 一种黄姜废水的深度处理方法,其特征在于以掺硼金刚石膜BDD电极为阳极,不锈钢为阴极,固定好的电极插入装黄姜废水生物出水的单室反应器,通过电化学氧化法深度处理黄姜废水生物出水,运行条件通过在不同电流密度10~30mAcm-2、pH3~11和支持电解质条件下进行处理得到。
  2. 2.根据权利要求1所述的黄姜废水的深度处理方法,其特征在于所述的黄姜废水生物 出水为“中和+水解酸化+脱硫+甲烷发酵+I-BAF-1+I-BAF-2”处理工艺后的出水。
  3. 3.根据权利要求1所述的黄姜废水的深度处理方法,其特征在于所述的运行条件为电 流密度30mAcnT2、pH7. 75和加入0. 1M Na2S04支持电解质。
  4. 4.根据权利要求1所述的黄姜废水的深度处理方法,其特征在于所述的支持电解质是 才旨 Na2S04 或 Na3P04。
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