專利名稱：一種黃姜廢水的深度處理方法
技術領域：
本發明屬于廢水處理領域，具體涉及一種黃姜廢水的摻硼金剛石膜BDD電極電化 學氧化深度處理方法。
背景技術：
黃姜(DioscoreazingiberensisC. H. Wright, DZW)廢水是以黃姜為原料的皂素 生產過程中產生的一種高濃度有機廢水，具有如下一些特點(1)可生化性差，B0D/C0D = 0. 27 ； (2)糖份含量高，約含2%，主要為還原糖；(3) COD高，綜合廢水的COD值高達20000 30000mg L-1 ； (4)酸度高，pH值1. 0左右;(5)鹽度高，S0/7C0D值高達0. 5。一般采用“厭 氧+好氧”的生物方法處理這類廢水，但是由于具有如上一些特點，很難將其處理達到國家 排放標準。因此，深度處理黃姜廢水尤為必要。電化學氧化技術作為高級氧化技術的一種，以電子為氧化劑，不需另外添加氧化 還原劑，產生的羥基等自由基無選擇地與廢水中的有機污染物反應，將其降解為二氧化碳、 水或簡單有機物，沒有或很少產生二次污染，具有氧化能力強、反應條件溫和、可控制性好、 反應器設備及其操作比較簡單、環境友好等優點，非常適合用于深度處理難降解的有機工 業廢水。電極材料是電化學氧化技術的關鍵因素，它影響著電化學氧化過程的效果及效 率。摻硼金剛石膜(BDD)電極是目前研究表明電化學性能最好且最為穩定的電極材料，它 具有較高的析氧電勢，有利于 0H等具有強氧化能力的活性中間體生成，從而具有較高的 電流效率和較強的氧化能力，且化學性能穩定、耐腐蝕能力強、不易被污染、不會釋放有毒 有害物質。可見，BDD電極電化學氧化體系用于深度處理黃姜廢水具有很好的應用前景，但 目前還沒有這方面的研究報道。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足之處，提供一種可有效地深度處理 黃姜廢水生物出水的方法，使其達到國家一級排放標準(C0D< lOOmg L—1)。本發明目的是通過如下措施來實現該處理方法是以摻硼金剛石膜BDD電極為陽 極，不銹鋼為陰極，固定好的電極插入裝黃姜廢水生物出水的單室反應器，通過電化學氧化 法深度處理黃姜廢水生物出水，運行條件通過在不同電流密度10 30mA cm_2、pH3 11和 支持電解質條件下進行處理得到。所述的黃姜廢水生物出水為“中和+水解酸化+脫硫+甲烷發酵 +I-BAF-1+I-BAF-2”處理工藝后的出水。所述的運行條件為電流密度30mA cm—2、pH7. 75和加入0. 1M Na2S04支持電解質。所述的支持電解質是指Na2S04或Na3P04。黃姜廢水生物出水的COD值為281. 8mg L—1左右，調節pH值范圍在3 11之間，同 時考察了不加支持電解質及加入0. 1M妝2504或0. 1M Na3P04的處理情況。陽極為20X20mm的BDD電極，陰極為相同大小的304型不銹鋼片，電極間距固定為10mm。電化學氧化處理過程中，將固定好的電極浸入裝有250mL黃姜廢水生物出水的單室反應器，同時用磁力攪拌 器攪拌溶液，通過恒流穩壓電源向電極提供恒定的電流，電流密度為10 30mAcm_2。每隔 一段時間從反應器中取樣分析COD的變化情況，并通過下式計算得到該過程的單位能量消 耗Esp = Ult/V其中，Esp為能量消耗(kWh m_3)，U為電壓(V)，I為電流㈧，t為電解時間(h)，V 為廢水體積(L)。在電流密度為30mAcnT2、pH7. 75和加0. mNa2S04支持電解質條件下，電解4h，可將 黃姜廢水生物出水的COD從281. 8mg L—1降到97. 4mg L—1，滿足國家一級排放標準，能量消 耗僅為 13. 44kffh πΓ3。電解過程中，在BDD陽極表面水分解產生羥基自由基(· 0Η)BDD+H20 — BDD ( · OH) +H++e"硫酸根(SO/—)氧化生成過硫酸根(S2O82O 2S0: — S2O廣+2e-氯離子氧化生成活性氯(Cl2、HClO和CIO—)2Cr —Cl2+e-C12+H20 — HC1+HC10
HC10+0r — H2CHClCT這些生成的強氧化劑(·οΗ、52ο82_、α2、Ηαο、αο_等)氧化廢水中的有機污染物， 將它們徹底礦化成CO2和H2O,或者氧化成簡單的有機物。本發明相比現有技術具有如下的優點(I)BDD電極具有較強的產羥基自由能力，因此該方法具有較強的氧化能力，處理 效果好；(2)BDD電極具有較高的析氧電勢(高達2. 8V左右)，大大抑制了析氧副反應的發 生，因此該方法電流效率較高，能耗低；(3)BDD電極性能穩定，耐腐蝕能力強，因此該方法可用于水質條件惡劣的各種有 機工業廢水的深度處理。
具體實施例方式下面列舉3個實施例，對本發明加以進一步說明，但本發明不只限于這3個實施 例。實施例1以20X20mm的BDD電極為陽極，相同大小的不銹鋼為陰極，電極間距為10mm，電化 學氧化深度處理黃姜廢水生物出水，COD為281. 8mg Γ1左右，ρΗ為7. 75，加入0. IMNa2SO4 支持電解質，電流密度分別為IOmA cm_2、20mA cm_2和30mA cm_2。每隔一段時間從反應器中 取樣分析COD值，實驗結果列于表1中。電解8h后，黃姜廢水生物出水的COD值分別降到 105. 8mg Γ\76. 7mg Γ1和65. 4mg Γ1。可以看到，電流密度為30mA cm_2時，處理效果最好。表1不同電流密度下BDD電極電化學氧化黃姜廢水生物出水COD的變化情況 實施例2以20X20mm的BDD電極為陽極，相同大小的不銹鋼為陰極，電極間距為10mm，電化 學氧化深度處理黃姜廢水生物出水，COD為281. 8mg L—1左右，pH為7. 75，不加支持電解質 或分別加入0. 1M Na2S04*0. 1M Na3P04支持電解質，電流密度為20mA cm—2。每隔一段時間 從反應器中取樣分析COD值，實驗結果列于表2中。電解8h后，黃姜廢水生物出水的COD 值分別降到166. 7mg r\l03. 5mg L-1和76. 7mg L-1。可以看到，加入0. lMNa2S04支持電解 質，處理效果最好。表2不同支持電解質下BDD電極電化學氧化黃姜廢水生物出水COD變化情況 實施例3以20X20mm的BDD電極為陽極，相同大小的不銹鋼為陰極，電極間距為10mm，電 化學氧化深度處理黃姜廢水生物出水，COD為281. 8mg Γ1左右，ρΗ分別為3、7. 75和11，力口 入0. IM Na2SO4支持電解質，電流密度為20mA cm_2。每隔一段時間從反應器中取樣分析COD 值，實驗結果列于表3中。電解8h后，黃姜廢水生物出水的COD值分別降到100.5mg L—1、 76. 7mg L—1和89.3mg L—1。可以看到，在中性條件下處理效果最好。表3不同ρΗ值下BDD電極電化學氧化黃姜廢水生物出水COD的變化情況
權利要求
一種黃姜廢水的深度處理方法，其特征在于以摻硼金剛石膜BDD電極為陽極，不銹鋼為陰極，固定好的電極插入裝黃姜廢水生物出水的單室反應器，通過電化學氧化法深度處理黃姜廢水生物出水，運行條件通過在不同電流密度10～30mAcm-2、pH3～11和支持電解質條件下進行處理得到。
2.根據權利要求1所述的黃姜廢水的深度處理方法，其特征在于所述的黃姜廢水生物 出水為“中和+水解酸化+脫硫+甲烷發酵+I-BAF-1+I-BAF-2”處理工藝后的出水。
3.根據權利要求1所述的黃姜廢水的深度處理方法，其特征在于所述的運行條件為電 流密度30mAcnT2、pH7. 75和加入0. 1M Na2S04支持電解質。
4.根據權利要求1所述的黃姜廢水的深度處理方法，其特征在于所述的支持電解質是 才旨 Na2S04 或 Na3P04。
全文摘要
本發明公開了一種黃姜廢水的深度處理方法，該方法是以摻硼金剛石膜BDD電極為陽極，不銹鋼為陰極，通過電化學氧化法深度處理黃姜廢水生物出水。黃姜廢水生物出水為“中和+水解酸化+脫硫+甲烷發酵+I-BAF-1+I-BAF-2”處理工藝后(專利公開號CN1789171A)的出水。在電流密度30mA cm-2、pH7.75和加入0.1M Na2SO4支持電解質的運行條件下，黃姜廢水生物出水中的難降解有機污染物能被有效去除，黃姜廢水生物出水的COD從281.8mg L-1降到97.4mg L-1，滿足國家一級排放標準，而能量消耗為13.44kWhm-3。該方法優點是氧化能力強、處理效果好、能耗低、可控性好，工業化應用極具潛力。
文檔編號C02F1/461GK101863534SQ20101022228
公開日2010年10月20日 申請日期2010年7月9日 優先權日2010年7月9日
發明者倪晉仁, 朱秀萍, 程鵬 申請人:北京大學