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UED技術在制藥廢水處理中的應用
一、制藥廢水來源
制藥工業(yè)是我國水污染物排放重點行業(yè)，污染物排放嚴重危害水環(huán)境安全，是群眾反映的焦點問題之一，也是各級環(huán)保部門監(jiān)管的重點。目前根據(jù)出臺的《制藥工業(yè)水污染物排放標準》，把制藥工業(yè)廢水按照種類分為六類：發(fā)酵類、化學合成類、提取類、中藥類、生物工程類、混裝制劑類。各類廢水的來源與水質(zhì)特征如下表所示。
二、制藥廢水特點
總體而言，制藥廢水具備如下特點：
1、濃度高、毒性高、鹽度高、變化復雜，簡稱“三高一雜”。
2、濃度主要來自于溶劑，而難度往往來自微量的生物毒性成分。
3、水量可能具有批次性、周期性、爆發(fā)性、意外性，簡稱“不好說”。
4、環(huán)境工程的一般經(jīng)驗并不能完全適用于成分各有特點的制藥廢水。
5、廢水中電子供體和強電子受體往往不均衡，“厭氧”很難效果好。
6、較多惰性物質(zhì)的存在使得深度處理難度較大，慎用B/C比的概念。
三、制藥廢水常用處理工藝
制藥廢水處理技術可歸納為以下幾種：物化處理、化學處理、生化處理以及多種方法的組合處理等。物化法主要有混凝沉淀法、氣浮法、吸附法、電解法和膜分離法；化學法主要有鐵內(nèi)電解法、臭氧氧化法和Fenton試劑法；生化法主要有序批式活性污泥法(SBR)、普通活性污泥法、生物接觸氧化法、上流式厭氧污泥床法(UASB)等。但上述單一處理方法的效果不好，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，通常采用多種工藝聯(lián)合處理，才能保證穩(wěn)定的處理效果。
四、UED設備
1、UED設備簡介
UED(Ultimate Electrocatalytic Decomposer)是目前已知最先進、處理能力最強的清潔環(huán)保氧化技術，它采用FCD電極(功能導電金剛廠)為陽極，在接通低壓電(<12V)情況下，可瞬間產(chǎn)生大量強氧化性物質(zhì)如羥基自由基(OH·)等，將各類復雜的有機分子快速分解并最終轉化為無害的CO2和H2O，其反應速率較常規(guī)高級氧化技術(AOPs)提高3-5倍，且對有機分子的分解更為徹底，是去除高難廢水中COD、TOC、氨氮等指標的最佳工藝選擇
2、FCD復合薄膜電極
功能導電金剛石電極(FCD)有著電勢窗寬、析氧電位高、穩(wěn)定性好、無重金屬污染風險等優(yōu)勢，是目前市場應用最優(yōu)秀的電催化材料之一。通過與多元碳材料進行復合，利用各材料的協(xié)同效應，能大幅優(yōu)化FCD電催化性能。FCD材料能快速通過將水分子分解產(chǎn)生羥基自由基(·OH)、臭氧(O3)、雙氧水(H2O2)等強氧化物質(zhì)，從而高效降解有機污染物， 達到快速凈化水、空氣消毒、除臭等目的。
FCD材料具備高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高導熱等性能，在機械、 電子、光學、生物以及水處理領域具有廣闊的開發(fā)應用場景。
金剛石材料具有極高的硬度、導熱性、耐磨性和化學穩(wěn)定性，廣泛應用于工業(yè)、電子、國防等領域，是不可替代的重要戰(zhàn)略資源。開發(fā)功能導電金剛石FCD材料是一項具有挑戰(zhàn)性的技術，目前主要掌握在少數(shù)發(fā)達國家，如美國、日本、德國等。我公司在國內(nèi)率先打破國外壟斷，掌握FCD薄膜界面生長控制機制，自主研發(fā)出高性能薄膜級FCD多晶體生長系統(tǒng)裝備，從而實現(xiàn)功能型金剛石產(chǎn)業(yè) 自主可控的關鍵技術突破。
公司以提高FCD薄膜的生長速率和質(zhì)量，制備大尺寸高質(zhì)量的多晶FCD，突破薄膜級FCD材料的規(guī)?；a(chǎn)，實現(xiàn)FCD薄膜材料在機械、電子、光學、生物和環(huán)保領域的延伸應用。
3、反應機理
UED電催化氧化技術降解有機物的途徑包括直接氧化和間接氧化。直接氧化是通過有機污染物吸附在陽極表面以電子轉移形式實現(xiàn)有機物的氧化去除，有機物可直接轉變成CO2和H2O。間接氧化是通過在陽極表面間接產(chǎn)生自由基等活性中間產(chǎn)物或高氧化性的高價態(tài)金屬氧化物來實現(xiàn)有機污染物的氧化去除。
反應機理：
H?O → ·OH + e- + H+
2·OH→ H?O?
降解污染物方式：
(1) 直接氧化：污染物在電極表面直接被氧化。
(2) 間接氧化：通過電化學反應生成具有強氧化性的中間產(chǎn)物，來間接氧化降解污染物。
機理示意圖
4、設備優(yōu)勢
(1) 廣譜：普遍適用于各行業(yè)高難度廢水處理，且能耐受極端的原水條件(如高鹽、高生物毒性、高濃度)。
(2) 高效：超強的催化氧化分解能力，極短時間內(nèi)實現(xiàn)有機分子的破環(huán)、斷鏈反應。
(3) 靈活：源頭處理、預處理、達標保障，可與常規(guī)工藝無縫銜接。
(4) 清潔：只需用電，無二次污染，常溫常壓運行。
(5) 便捷：標準模塊裝備，無需土建及其他構筑物，生產(chǎn)、安裝、維護極度便捷。
5、UED設備在制藥廢水處理中的應用
采用UED設備對典型制藥企業(yè)的生產(chǎn)廢水進行了處理，結果如下表所示。
該醫(yī)藥廢水中主要含吡啶、嗎啉等有機溶劑，廢水含鹽量高，生物毒性大，常規(guī)工藝很難處理達標，采用UED設備進行處理，反應時間不到3h，原水COD即由2275mg/L降低至500mg/L以下，去除率達到85%以上，達標后排入工業(yè)園區(qū)綜合污水處理系統(tǒng)。
表2為某制藥企業(yè)產(chǎn)生的DMF(二甲基甲酰胺)廢水，處理量10m3/d，原水COD濃度很高，且可生化性極差，采用UED設備進行處理，反應32小時后達到100mg/L以下水平，表明該設備對DMF類型廢水具有良好的去除能力。
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