氧化组合工艺预处理制药废水的研究进展

第2期氧化组合工艺预处理制药废水的研究进展杨娜娜，杜敏娟，舒文勃，李琛(陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中723001)摘要：氧化组合工艺以产生高浓度HO－来加速有机污染物的分解反应，是一种对高浓度有机废水高效快速的预处理方法。本文在系统地介绍各工艺的原理及其在制药废水预处理中应用的基础上，分析了各自的特点、优势，并根据制药废水预处理的研究现状进行了展望。关键词：氧化组合工艺；制药废水；预处理doi：10．3969／j．issn．1007－2217．2010．02．004制药废水是一种典型的高浓度有机废水，成分复杂，有机污染物种类多且浓度高，易含有毒物质、“三致”物质，CODCr值和BOD5值高且波动性大，废水的BOD5／CODCr值差异较大，NH3－N浓度高，色度深，SS浓度高。制药废水的复杂性与常规生化处理工艺的高耗、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。因此，在采用厌氧生化处理和厌氧、好氧生化组合的传统工艺之前，对制药废水进行有效的预处理，破坏或降解其中的残留药物分子及抗生素活性，使其中难以生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质，即消除其对微生物的抑制作用，提高废水的可生化性，可以使后续生物处理的难度大大减少。氧化组合工艺在处理制药废水方面，主要是依靠氧化剂与污染物进行化学氧化反应，从而达到降解污染物的目的。制药废水常用的预处理方法有光催化氧化法、化学氧化法、微电解法、化学絮凝法及氧化组合工艺。氧化组合工艺以其高效、经济的特点越来越多地在制药废水预处理中得到应用。氧化组合工艺主要有光催化氧化工艺、超声波氧化工艺、超临界水氧化工艺、Fenton工艺、类Fenton工艺、O3／H2O2氧化工艺、UV／O3工艺等。1光催化氧化工艺光催化氧化的本质是半导体微粒充当氧化还原反应的电子传递体，该工艺一般以TiO2作为光催化剂，通过光激发TiO2产生高活性光生空穴和光生电子，从而形成氧化－还原体系。TiO2光催化能有效地将有机污染物转化为CO2、H2O、PO43－、SO42－、NO3－、卤素离子等无机小分子物质，从而达到完全无机化的目的［1］。光催化预处理制药废水可以有效地去除部分反应底物和TOC，并使结构稳定、生物毒性大、可生化性差的有毒有害药剂转化为可降解性大、毒性低的小分子中间产物，再结合常规生物法后续处理工艺，即可达到很好的处理效果。李耀中等［2］通过光催化氧化工艺处理制药废水的实验表明：光照前，COD为861mg／L，BOD5／CODCr为0．17；光照处理150min后，COD降至124mg／L，BOD5／CODCr升至0．53。废水光催化氧化后，COD去除率可达85．6％，同时生化性也明显提高了。Tusnelda等［3］对光催化预处理四类典型医药废水污染物（carba-ma－zepine、clofibricacid、iomeprol和iopromide）进行了进一步研究，发现光催化氧化工艺预处理制药废水可以大大改善原废水的可生化性和生物毒理性，完全达到预改性要求。废水的初始浓度对COD去除率影响较大，适当稀释合成生产废水可显著提高预处理效果。光催化氧化工艺可有效地降解制药废水中的有机物，且具有性能稳定、对废水无选择性、反应条件温和、无二次污染等优点，具有很好的应用前景。但是，光催化氧化工艺仍然存在不足，目前应用最多的TiO2催化剂具有较高的选择性，且难于分离回收。因此，制备高效的光催化剂是该工艺广泛应用于环保领域的前提。杨娜娜，等：氧化组合工艺预处理制药废水的研究进展收稿日期：2010－04－12132010年6月2010.40（2）杭州化工2超声波氧化工艺超声波能促进空化气泡的形成和压缩。空化气体在被压缩的过程中产生局部高温和高压，形成·H、·OH、·O和H2O2等。它们与污染物反应，从而降解水中有机物，其中降解反应机理为局部高温热解和·OH氧化［4］。随着微波化学的发展，利用超声波处理难降解有机污染物废水也日益受到重视。美、日、德、法、加等大学实验室和研究所现正纷纷致力于超声降解有机物的研究，并取得了一些进展。超声降解已进行了包括脂肪烃类、芳香烃类、酚类、酯类、酮类、胺、酸类、天然有机物和杀虫剂以及氟利昂、TNT等多种有机物的研究，取得了很好的降解效果。利用超声波处理制药废水，NH3－N去除率达到47％，超声波分别与生物接触氧化法组合处理制药废水，对COD和NH3－N的去除率均＞60％［5］。EmeryRJ等［6］用超声波处理TPPO的研究发现，COD去除率为54％左右，加上1mLFe2＋后，COD去除率提高至60％。肖广全等［7］采用超声波＋好氧生物接触法处理庆大霉素、链霉素等制药废水。结果表明：虽然用超声波处理制药废水COD去除率仅在13％～16％之间，但是经过超声波预处理