申请日2017.12.08
公开(公告)日2018.06.22
IPC分类号C02F1/32; C02F1/461; C02F1/72; C02F103/36
摘要
本发明公开了一种光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，它包括如下步骤：(1)茶多酚制药废水首先进入调节池中，加入Ca(OH)2调节废水PH值至2.5～4，并投加Na2SO4作为接下来光电芬顿反应的电解质，以提高茶多酚制药废水溶液的导电性能;(2)调节出水进入光电芬顿氧化反应池，本发明采用三电极反应，紫外灯照射。在一定量的硫酸钠电解液中用电化学法自动产生H2O2水溶液，无需外加Fe，避免了外加H2O2带来的诸多不便，也减少了外加药剂的使用成本，本发明比传统的芬顿反应增加紫外灯光照射，能够促进溶液中的氧生成H2O2，从而产生更多的·OH，提高废水溶液中有机物的降解。
权利要求书
1.一种光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征具体包括如下步骤：
1)将茶多酚制药废水加入调节池中，并往加入调节池中Ca(OH)2溶液调节废水pH值至2.5～4，并投加Na2SO4溶液作为光电芬顿反应的电解质，以提高茶多酚制药废水溶液的导电性能;
2)将步骤1)的调节池中的茶多酚制药废水加入光电芬顿氧化反应池中，光电芬顿氧化反应池中的茶多酚制药废水没过电极，采用三电极，并在光电芬顿氧化反应池的电极上方以紫外光照射，进行氧化还原反应;
3)紫外灯的照射下，以电流密度为2～4mA/cm2通电时间为1～3h时，阳极产生Fe2+，阴极产生H2O2，阴阳两极产生的物质在Na2SO4电解液的作用下，生成具有强氧化能力的·OH对茶多酚大分子进行开环或断裂作用，从而实现茶多酚制药废水中难降解有机物茶多酚的降解;
4)向步骤3)中光电芬顿处理后的废水投加片碱，将PH调节至7～8，再投加絮凝剂以及助凝剂进行絮凝沉淀，混合均匀后静置30～60min，下层污泥经脱水后压制成泥饼做建材原料，上层上清液进行后续的常规生化处理。
2.根据权利要求1所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于茶多酚制药废水的COD为15000～24000mg/L，难降解有机物为茶多酚。
3.根据权利要求1所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于步骤3)中的紫外光源采用低压汞灯。
4.根据权利要求1所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于光电芬顿氧化反应池包括三电极电解反应槽，及用于控制三电极电解反应槽反应条件的双显恒电位仪控制箱、给三电极电解反应槽提供反应条件的紫外灯。
5.根据权利要求1所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水 的强化控制方法，其特征在于步骤3)中以磁力搅拌的方式给电解液供氧。
6.根据权利要求1所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于步骤3)中的三电极为：铁为阳极板，以石墨粉电极为阴极，饱和甘汞电极为参比电极。
7.根据权利要求1所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于絮凝剂为PAC，其投料量为0.8-1.2%，优选为1‰。
8.根据权利要求1所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于助凝剂为PAM，其投料量为0.1-0.3%，优选为0.2‰。
说明书
一种光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体为一种光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法。
背景技术
茶多酚具有增强机体抵抗力、抗氧化、防癌、抗肿瘤、抗辐射、抑菌、抗病毒、降血糖和血脂、预防心血管疾病、抗衰老、沉淀重金属等一系列特殊的药理功能，因而成为众多保健药品(如心脑健片)的生产原料。制药行业的茶多酚提取工艺为了保证提取物的纯净度，提取工艺较为保守且茶多酚提取率低，因而提取过程产生的茶多酚废水较常规提取工艺产生的茶多酚废水悬浮物更多、化学需氧量(CODcr)更高、茶多酚残留浓度更高、色度更大。
茶多酚生产废水组成复杂，主要成分与茶叶水溶性成分基本相同，包括茶多酚、氨基酸、咖啡碱、水溶性果胶、可溶糖、水溶蛋白、水溶色素、维生素和无机盐等。其中茶多酚和咖啡碱具有很强的抑菌性和抗氧化性，浓度较高，生物降解难度大，是此类废水处理中最重要的一个考虑因素。咖啡碱在茶叶中的含量一般在干茶重量的 2-6%之间，对多种菌属具有明显的抑制作用;茶多酚是茶叶中多酚类物质的总称，可抑制细菌霉素的活性和某些菌芽胞的萌发，干扰细菌代谢，从而达到抑菌和杀菌，且具有抗菌广谱性。如果直接采取生物法处理茶多酚提取废水，势必会导致微生物的死亡。所以必须先降低废水中抑菌物质的含量，再通过生物法来处理废水。
茶多酚制药废水属于高浓度难降解废水，这类废水的预处理方式的选择对后续的生化处理效率有直接的影响。传统的茶多酚废水预处理多采用普通的气浮、微电解、过滤等方法降解有机物，这些工艺普遍存在着处理效率低下，成本较高，不利于后续处理的缺点。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种利用光电芬顿法预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，本发明采用改良完善后的光电芬顿技术处理茶多酚制药废水，不需外加药剂，通过电化学作用以及紫外光照射，阴阳电极原位自发产生Fe2+、H2O2，两者反应产生强氧化性的·OH，利用其无选择性的强氧化能力降解有机物茶多酚，解决了废水COD高、可生化性差的问题，从而提高茶多酚制药废水这类废水中难降解有机物的去除效率。
所述的一种光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征具体包括如下步骤：
1)将茶多酚制药废水加入调节池中，并往加入调节池中Ca(OH)2溶液调节废水pH值至2.5～4，并投加Na2SO4溶液作为光电芬顿反应的电解质，以提高茶多酚制药废水溶液的导电性能;
2)将步骤1)的调节池中的茶多酚制药废水加入光电芬顿氧化反应池中，光电芬顿氧化反应池中的茶多酚制药废水没过电极，采用三电极，并在光电芬顿氧化反应池的电极上方以紫外光照射，进行氧化还原反应;
3)紫外灯的照射下，以电流密度为2～4mA/cm2通电时间为1～3h时，阳极产生Fe2+，阴极产生H2O2，阴阳两极产生的物质在Na2SO4电解液的作用下，生成具有强氧化能力的·OH对茶多酚大分子进行开环或断裂作用，从而实现茶多酚制药废水中难降解有机物茶多酚的降解;
4)向步骤3)中光电芬顿处理后的废水投加片碱，将PH调节至7～8，再投加絮凝剂以及助凝剂进行絮凝沉淀，混合均匀后静置30～60min，下层污泥经脱水后压制成泥饼做建材原料，上层上清液进行后续的常规生化处理。
所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于茶多酚制药废水的COD为15000～24000mg/L，难降解有机物为茶多酚。
所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于步骤3)中的紫外光源采用低压汞灯。
所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于光电芬顿氧化反应池包括三电极电解反应槽，及用于控制三电极电解反应槽反应条件的双显恒电位仪控制箱、给三电极电解反应槽提供反应条件的紫外灯。
所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于步骤3)中以磁力搅拌的方式给电解液供氧。
所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于步骤3)中的三电极为：铁为阳极板，以石墨粉电极为阴极，饱和甘汞电极为参比电极。
所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于絮凝剂为PAC，其投料量为0.8-1.2%，优选为1‰。
所述的光电芬顿预处理茶多酚制药废水的强化控制方法，其特征在于助凝剂为PAM，其投料量为0.1-0.3%，优选为0.2‰。
本发明是采用如下技术方案实现：
1)茶多酚制药废水(COD：15000～24000mg/L)首先进入调节池中，加入Ca(OH)2(4mol/L)调节废水PH值至2.5～4，并投加Na2SO4(0.05mol/L)作为接下来光电芬顿反应的电解质，以提高茶多酚制药废水溶液的导电性能;
2)调节出水进入光电芬顿氧化反应池，包括：双显恒电位仪控制箱、紫外灯、三电极电解反应槽，采用磁力搅拌的方式给电解液供氧，电极阳极为铁阳极板，以石墨粉电极为阴极，饱和甘汞电极为参比电极，紫外光照射在反应池电极上方，反应池形状任意;
3)反应池内废水没过电极，电流密度为2～4mA/cm2，通电时间为1～3h时，紫外灯的照射下，阳极产生Fe2+，阴极产生H2O2，阴阳两极产生的物质在Na2SO4电解液的作用下，生成具有强氧化能力的·OH对茶多酚大分子进行开环或断裂作用，从而实现茶多酚制药废水中难降解有机物的降解;
4)光电芬顿处理后的出水对其进行絮凝沉淀，投加片碱，将PH调节至7～8，再投加絮凝剂以及助凝剂，混合均匀后静置30～60min，下层污泥经脱水后压制成泥饼做建材原料，上层上清液进行后续的生化处理。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明在光电芬顿氧化反应池在以电极阳极为铁阳极板，石墨粉电极为阴极，饱和甘汞电极为参比电极，通过采用三电极进行氯化还原反应，参比电极选用饱和甘汞电极，其起到保护阴极的作用，对电极检测起到参照作用，且使溶液的电势分布更加均匀，很大程度上提升电子的传递速率，进而能产生更多的芬顿试剂，提高废水的降解效率;
2)本发明采用紫外光在电极上方照射，能够促进氧转化为H2O2，加快产生羟基自由基的速率，另一方面，紫外光也能够光解一部分中间产物，提高其反应效果;
3)本发明通过采用光电芬顿法预处理茶多酚制药废水，由光电芬顿技术处理茶多酚制药废水，将茶多酚制药废水中难降解的茶碱先处理，避免了直接进行好氧生化处理出现菌胶团解体等现象，处理后进行生化处理，因此，其生化处理时不需外加药剂，通过电化学作用以及紫外光照射，阴阳电极原位自发产生Fe2+、H2O2，两者反应产生强氧化性的·OH，利用其无选择性的强氧化能力降解有机物，解决了废水COD高、可生化性差的问题，从而提高茶多酚制药废水这类废水中难降解有机物的去除效率，提高生化处理效果，其操作方法简单、设备紧凑、易于操作，适于推广应用。