申请日2009.05.08
公开(公告)日2009.10.21
IPC分类号C02F9/14; C02F1/78; C02F3/30; C02F3/10; C02F1/44; C02F1/72; C02F1/76; C02F1/463
摘要
一种脉冲电絮凝-MBR处理制药废水的方法与装置，其主体工艺是脉冲电絮凝-化学氧化-MBR工艺，依次包括调节池、电絮凝反应器、化学氧化池、缺氧池和膜生物反应器;电絮凝反应器采用交变脉冲电源提供电流，克服了电极板容易钝化的问题，具有能耗低、处理效率高的特点，可去除废水中大部分污染物质;化学氧化池起到强化氧化分解的作用，将难降解物质转化为可生物降解的小分子物质;缺氧池和膜生物反应器组成A/O工艺，膜生物反应器可有效降解废水中的有机物及氨氮等污染物，处理后的废水经膜过滤出水，可达到行业一级A标准。该工艺耐冲击负荷，出水水质稳定，投资费用低。
权利要求书
1.一种脉冲电絮凝-MBR处理制药废水的工艺装置，该工艺装置依次包括调节池(1)、电 絮凝反应器(2)、化学氧化池(3)、缺氧池(4)和膜生物反应器(5);所述的电絮凝反应器(2)包括 电极板(6)和交变脉冲电源(7)，该电极板(6)和交变脉冲电源(7)相连;所述的膜生物反应器(5) 包括内置的膜组件(8)和射流曝气装置(9);其特征在于，所述的电絮凝反应器(2)内平行布置至 少一组电极板(6)，该电极板(6)的阳极和阴极均为铝板或铁板等可溶性电极，所述的化学氧化 池投加双氧水(或次氯酸钠、二氧化氯、臭氧等)强氧化剂。
2.采用如权利要求1所述工艺装置的一种脉冲电絮凝-MBR处理制药废水的工艺方法，其 特征在于，该工艺方法包括如下步骤：
(1)废水在调节池内混合均匀后，进入电絮凝反应器进行电解反应，在电极板上施加交变 脉冲电流，电流强度为1～15A，交变脉冲周期为1～20s;在此过程中，交变脉冲电流可以克 服电极板的钝化和极化问题，延长电极板使用寿命，降低能耗，提高处理效果;
(2)在电絮凝反应器中，可溶性阳极产生的金属离子经过水解、聚合作用，产生一系列多 核羟基络合离子及氢氧化物等絮凝剂，同时在阳极上析出O2微气泡，在阴极上产生H2微气 泡;该絮凝剂与废水中的高分子有机污染物、悬浮物及有毒物质等进行絮凝作用形成污染物 絮凝团，该O2和H2微气泡吸附水中产生的污染物絮凝团并浮升到水面，产生气浮效应，达 到固液分离效果;同时，废水电解过程中产生的·OH和O2等氧化剂可将大分子有机物氧化为 小分子有机物，提高废水的可生化性。在此过程中，废水中大部分有机物被去除;
(3)废水经电絮凝反应器处理后进入化学氧化池，在化学氧化池内投加双氧水(或次氯酸 钠、二氧化氯、臭氧等)强氧化剂，将废水中难降解及有毒物质转化为可生物降解的小分子有 机物，起到强化氧化分解的作用，之后废水进入A/O工艺;
(4)A/O工艺由缺氧池和膜生物反应器组成，膜生物反应器内置的射流曝气装置使反应器 内混合液的氧含量大大提高，增强了对有机物的降解效果;经前段工艺处理后，废水的可生 化性得到大大提高，因而废水中的有机污染物在该工艺中可以得到有效去除，同时该工艺还 可去除废水中的的氨氮和磷等污染物质;
(6)A/O工艺处理后的废水经膜过滤出水，该膜过滤出水可达行业一级A标准;
3.根据权利要求2所述的一种脉冲电絮凝-MBR处理制药废水的工艺方法，其特征在于， 电絮凝反应器中交变脉冲电流强度为1～10A，交变脉冲周期为1～15s，占空比r为0.5～1.0。
说明书
一种脉冲电絮凝-MBR处理制药废水的方法与装置
技术领域
本发明属于水处理设备技术领域，涉及一种脉冲电絮凝-MBR处理制药废水的方法与装 置。
背景技术
制药废水污染物具有含量高、悬浮物浓度大、毒性强、难降解物质多、水质水量变幅大 和处理复杂等特点，一直以来都是工业废水处理的重点和难点。目前制药废水处理普遍采用 内电解、混凝等物化方法及生物法等，但物化法能耗高、投资大，生物法工艺流程较为复杂， 同时存在处理周期长、受季节影响大和处理结果不稳定等诸多特点。制药废水的复杂性与常 规处理工艺的高耗低效性，是导致当前大量制药废水难以处理和不易达标排放的最直接原因。
电絮凝是靠电流的传递而使底物发生氧化还原反应从而达到降解的方法。其采用可溶性 阳极(Al或Fe)，在阳极上生成Al3+、Fe2+、Fe3+等阳离子，同时在阳极上析出O2微气泡，在 阴极上产生H2微气泡。电絮凝的作用机理包括电解凝聚、电解气浮以及电解氧化还原。电解 凝聚是指可溶性阳极产生的阳离子经过水解、聚合作用，可以产生一系列多核羟基络合离子 及氢氧化物，这些物质作为絮凝剂可对水中有机高分子物质、污染悬浮物及胶体进行络合絮 凝作用，将其从水中除去。电解气浮是指水在电解时产生少量的O2和H2微气泡，这些气泡 的粒径和密度都非常小，具有一定的吸附能力和浮载能力，能吸附水中产生的污染物絮凝团 并浮升到水面，从而达到固液分离的效果。电解氧化还原包括两部分，一是污染物直接在阳 极或阴极发生氧化还原反应，二是电解过程中产生的·OH自由基等氧化性极强，无选择的直 接与废水中的有机污染物反应，降解为二氧化碳、水和简单有机物，而阳极产生的Fe2+有较 强的还原性，可还原降解废水中的某些氧化性组分。电絮凝过程(Fe电极)的反应式如下：
阳极：Fe-2e→Fe2+，2H2O-4e→O2+4H+;
阴极：2H2O+2e→H2+2OH-;
溶液中：Fe2++O2+H+→Fe3++HO2，Fe2++HO2+H+→Fe3++H2O2，
Fe2++H2O2→Fe3++HO·+OH-，Fe2++HO·→Fe3++OH-
Fe2++2OH-→Fe(OH)2，Fe3++3OH-→Fe(OH)3;
目前应用比较成熟的是直流电絮凝法，但是其缺点是能耗高而且电极容易钝化。交变脉 冲电絮凝采用交变脉冲电流通电，不断的重复进行“供电-断电-供电”的电解过程，这种供 电方式使电解效率得到大幅度提高，而且能耗大幅度降低。由于施加脉冲信号，电极上的反 应时断时续，有利于扩散，降低浓差极化。由于两极极性经常变化，防止电极因产生氧化物 而钝化，提高电解的效率，有利于可溶性电极的溶解和出水水质的稳定。
膜生物反应器(MBR)是一种广泛用以处理生活污水或者工业废水的装置，是由生化反应 器和膜组件组合而成，该反应器结合了高效的膜分离技术和传统的活性污泥工艺两者的优点。 活性污泥处理过的污水经反应器中的膜过滤，将水中的悬浮物以及胶体等物质截留，过滤清 液可直接达标排放或者进入下一段的深度处理工段中，使之达到回用水的标准。同时膜的高 效截留作用使微生物完全截留在反应器内，有利于硝化细菌等世代时间较长、增殖较缓慢的 微生物的生长与富集，完全解决了污泥流失问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脉冲电絮凝-MBR处理制药废水的方法与装置。该发明将脉 冲电絮凝与膜生物反应器相结合应用于制药废水处理，采用脉冲电絮凝-化学氧化-MBR主体 工艺;交变脉冲电絮凝克服了电极的钝化和极化现象，具有能耗低、处理效率高的特点，同 时起到絮凝、气浮和电解氧化还原的作用，能够去除废水中的大部分污染物;化学氧化法利 用强氧化剂将废水中的难降解有机物转化为可生物降解的有机物，强化氧化效果;缺氧池和 膜生物反应器组成A/O工艺，膜生物反应器中内置射流曝气装置供氧效率高，大大提高了活 性污泥对有机物的降解速率，可有效降解废水中的有机物及氨氮等污染物，处理后的废水经 膜过滤出水，可达到行业一级A标准。
本发明通过以下技术方案实现：
该工艺装置依次包括调节池1、电絮凝反应器2、化学氧化池3、缺氧池4和膜生物反应器 5;所述的电絮凝反应器2包括电极板6和交变脉冲电源7，该电极板6和交变脉冲电源7相连; 所述的膜生物反应器5包括内置的膜组件8和射流曝气装置9;其特征在于，所述的电絮凝反应 器2内平行布置至少一组电极板6，该电极板6的阳极和阴极均为铝板或铁板等可溶性电极，所 述的化学氧化池投加双氧水(或次氯酸钠、二氧化氯、臭氧等)强氧化剂。
本发明提供了一种采用上述装置的脉冲电絮凝-MBR处理制药废水的方法，其特征在于， 该工艺方法包括如下步骤：
(1)废水在调节池内混合均匀后，进入电絮凝反应器进行电解反应，在电极板上施加交变 脉冲电流，电流强度为1～15A，交变脉冲周期为1～20s;在此过程中，交变脉冲电流可以克 服电极板的钝化和极化问题，延长电极板使用寿命，降低能耗，提高处理效果;
(2)在电絮凝反应器中，可溶性阳极产生的金属离子经过水解、聚合作用，产生一系列多 核羟基络合离子及氢氧化物等絮凝剂，同时在阳极上析出O2微气泡，在阴极上产生H2微气 泡;该絮凝剂与废水中的高分子有机污染物、悬浮物及有毒物质等进行絮凝作用形成污染物 絮凝团，该O2和H2微气泡吸附水中产生的污染物絮凝团并浮升到水面，产生气浮效应，达 到固液分离效果;同时，废水电解过程中产生的·OH和O2等氧化剂可将大分子有机物氧化为 小分子有机物，提高废水的可生化性。在此过程中，废水中大部分有机物被去除;
(3)废水经电絮凝反应器处理后进入化学氧化池，在化学氧化池内投加双氧水(或次氯酸 钠、二氧化氯、臭氧等)强氧化剂，将废水中难降解物质转化为可生物降解的小分子有机物， 起到强化氧化分解的作用，之后废水进入A/O工艺;
(4)A/O工艺由缺氧池和膜生物反应器组成，膜生物反应器内置的射流曝气装置使反应器 内混合液的氧含量大大提高，增强了对有机物的降解效果;经前段工艺处理后，废水的可生 化性得到大大提高，因而废水中的有机污染物在该工艺中可以得到有效去除，同时该工艺还 可去除废水中的的氨氮和磷等污染物质;
(6)A/O工艺处理后的废水经膜过滤出水，该膜过滤出水可达行业一级A标准;
以上所述的一种脉冲电絮凝-MBR处理制药废水的工艺方法，其特征在于，电絮凝反应 器中交变脉冲电流强度为1～10A，交变脉冲周期为1～15s，占空比r为0.5～1.0;
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：工艺流程简单，维护管理方便， 投资少，能耗低，耐冲击负荷，处理效果好，出水水质稳定，可达行业一级A标准，是一种 值得在市场上广泛推广应用的制药废水处理工艺设备。