电催化氧化法用于制药废水预处理与深度处理的实验研究

摘要

制药废水作为一种高浓度难降解的工业废水,其大量排放对环境造成了严重影响。随着我国《制药工业水污染物排放标准》的颁布实施,废水的排放标准更加严格,许多制药企业需要对现有废水处理工艺进行提标改造。本文针对哈尔滨市某制药厂废水处理存在的实际问题,在系统分析水质特性的基础上,利用常规处理方法及电催化氧化技术对原处理工艺进行改进,通过实验探索出了制药厂某生产车间偏酸性制药废水的预处理方法及二级出水深度处理的提标改造方法,为解决该制药厂废水处理中存在的问题提供重要的依据,也为其他类似废水的处理提供一定的参考。
　　采用电催化氧化法、气浮法和混凝法三种预处理方法及气浮-电催化氧化法、混凝-电催化氧化法两种预处理方法的组合对制药厂某生产车间偏酸性制药废水进行了预处理,通过对比废水的COD去除率及可生化性的变化情况,确定了混凝-电催化氧化法作为该废水的最佳处理方法,利用单因素实验优化了工艺参数,并通过GC-MS全扫描考察了处理前后废水中有机物的变化情况。混凝-电催化氧化法确定的最优参数为:混凝剂为聚合氯化铝,调节废水的pH值为6,混凝剂的最佳投加量为0.2g/L,电催化氧化法的最佳电流密度为10mA/cm2,降解时间为30min。
　　利用二维和三维电催化氧化技术分别对制药厂二级出水进行了深度处理的研究。二维电极体系考察了电流密度及电极排布方式对废水处理效果的影响,从COD及色度的去除情况确定了最佳的电极排布方式为二阳极三阴极,电流密度为7.5mA/cm2。三维电极体系处理方面,利用浸渍法对负载Sb掺杂SnO2的瓷环粒子进行了复化再生,并对复化前后进行了SEM表征;对三维电极体系的参数进行了单因素优化,并通过三因素三水平的正交实验确定了最优参数:槽电压为11V,电极间距为8cm,粒子填充量占填充床体积的2/3。从处理效果、能耗及电流效率方面比较了二维和三维电极体系处理制药厂二级出水的差异,结果表明三维电极体系在各方面均优于二维电极体系。
　　根据实验优化结果及折流板反应器结构简单、不需搅拌等优点,并通过FLUENT软件的模拟,设计了三维折流板反应器构型,连续流稳定运行30个周期,考察了不同水力停留时间下的处理效果;参照实验结果设计了实际工程中的三维构筑物并进行了初步的工程经济分析。确定35min为最佳水力停留时间,深度处理工程总投资为546.015万元,每天吨水处理成本约为1.87元,具有一定的经济和技术可行性。

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第1章 绪 论

1.1课题来源、研究背景及研究目的和意义

1.2制药废水水质特点及物化处理技术的研究现状

1.3电催化氧化技术

1.4论文的研究内容与技术路线

第2章 实验材料与实验方法

2.1废水来源与水质

2.2实验材料与仪器

2.3电催化氧化系统的构建

2.4分析项目和分析方法

第3章 偏酸性制药废水预处理方法的筛选

3.1几种预处理方法对偏酸性制药废水处理效能的对比

3.2几种预处理方法组合对偏酸性制药废水处理效能的对比

3.3混凝-电催化氧化法对偏酸性制药废水有机物变化分析

3.4本章小结

第4章 电化学法深度处理制药厂二级出水的研究

4.1二维电催化氧化体系处理制药厂二级出水

4.2三维电催化氧化体系处理制药厂二级出水

4.3二维与三维电极体系处理制药厂二级出水的对比研究

4.4本章小结

第5章 三维电催化氧化装备的设计与效能评价

5.1 FLUENT软件对三维反应器内流场模拟与分析

5.2三维反应器处理效能分析

5.3三维电催化氧化体系深度处理制药废水的工程经济分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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