拉米夫定生产废水预处理工艺研究

蔚龙凤，王海珍，孙全庆

（核工业北京化工冶金研究院，北京 101149）

拉米夫定是一种化学合成类抗病毒药物，生产原辅料种类多，生产流程长，总回收率低，生产过程中排放大量高盐、高有机污染物废水。废水中的主要污染物有甲苯、甲醛以及氨氮等，治理难度较大。目前，处理该类废水主要采用铁炭微电解—Fenton联合工艺［1-3］，一定条件下，CODCr去除率可以达到76%，色度去除率超过98%，BOD5／CODCr得到提高。但铁炭微电解—Fenton联合工艺存在运行费用高等问题，而电絮凝法具有占地面积小、设备维护简单、不需要添加化学药剂等优势。电絮凝反应过程较为复杂，包括电解氧化还原、电解絮凝和电解气浮等过程，通过对一定间距内的水加上电压，使水中的各种有机物破碎分解，大分子破碎成小分子，再参与水中的电子流运动得失电子，最终与极板析出的铁盐或铝盐产生共沉淀而析出。

试验研究了Fenton法与电絮凝法处理拉米夫定工业废水。

1 试验部分

1．1 试验原水

原水为某企业的中试生产废水，水质见表1。

表1 试验原水水质

1．2 试验药剂及分析方法

试验所用试剂有FeSO4·7H2O、H2O2（30%）、酸、碱，均为分析纯；PAC、PAM、片状铁炭、粒状铁炭，均为工业级。

pH的测定采用玻璃电极法（GB 6920—1986），CODCr的测得采用重铬酸盐法（GB 11914—1989），氨氮的测定采用蒸馏-中和滴定法（HJ537—2009），全盐的测定采用重量法（HJ／T51—1999）。

1．3 试验装置

厌氧反应器：自制，内径45mm，长度2 000 mm，内装颗粒厌氧污泥1．5～1．8L；

好氧反应器：自制，内径135mm，长度400 mm，内装好氧污泥2L；

电絮凝装置：自制，为有机玻璃电絮凝池，以铁板作电极板，池内共设置2块极板，极板面积45 cm2，极板间距3cm。

电源为直流稳压电源。

1．4 试验方法

1）Fenton法预处理。分别取200mL废水于不同烧杯中，改变体系pH、FeSO4·7H2O投加量以及双氧水投加量，搅拌反应一定时间，反应结束后用氢氧化钠溶液调节废水pH至8．0，依次加入10%PAC 1mL，0．1%PAM 1mL，絮凝沉淀后，取滤液进行分析。

2）电絮凝法预处理。往反应器中加入400 mL原水，改变pH、电压、电流密度、电絮凝时间等参数进行电絮凝试验，之后取滤液进行分析。

3）生化。原水经过电絮凝预处理并稀释后，进入厌氧反应器中，与驯化后的厌氧活性污泥反应，控制系统进出水量，保持进出水量平衡。厌氧反应的出水进入好氧反应器，与驯化后的好氧活性污泥进行反应，同样保持好氧系统的进出水量平衡。对厌氧系统出水、好氧系统出水分别取样分析。

厌氧反应水力停留时间为4d，好氧反应水力停留时间为3d。

2 试验结果与讨论

2．1 Fenton法预处理

对原水采用进行Fenton法进行预处理，考察试剂投加量、体系pH以及反应时间对污染物的去除效果。

2．1．1Fenton试剂投加量的影响

控制反应初始pH为3．5，保持FeSO4·7H2O和双氧水的投加比例不变，改变Fenton试剂投加量，反应时间为1．5h，试验结果如图1所示。

图1 FeSO4·7H2O加入量对CODCr去除率的影响

从图1看出：FeSO4·7H2O的最佳投加量为5g／L，此时 CODCr去除率为22．1%。FeSO4·7H2O投加量过多或过少，CODCr去除率均会下降，其原因在于：FeSO4·7H2O浓度过高时，反应开始时双氧水分解速率过快，迅速产生大量·OH，引起·OH自身发生反应，致使一部分·OH消耗掉，表现为CODCr去除率下降；FeSO4·7H2O浓度过低时，双氧水分解速率会降低，同样影响CODCr去除率。

FeSO4·7H2O 投加量为4g／L时，CODCr去除率为19．3%，而投加量为5g／L时，CODCr去除率为22．1%，增大幅度较小。为了控制成本，以下试验中FeSO4·7H2O投加量确定为4g／L。

2．1．2 原水pH的影响

将原水pH分别调至2．5、3．5、4．5、5．5、6．5，控制FeSO4·7H2O投加量为4g／L，H2O2（30%）投加量为4mL／L，反应时间为1．5h，不同pH条件下的CODCr去除率如图2所示。

图2 原水pH对Fenton去除CODCr的影响

从图2看出：原水pH在2．5～6．5范围内，CODCr去除率随pH升高而下降。因为pH的变化直接影响Fe2＋、Fe3＋的络合平衡关系，从而影响Fenton试剂的氧化能力。Fenton试剂在酸性条件下发挥作用，在中性和碱性环境下，Fe2＋不能催化双氧水产生·OH，而是自身生成沉淀。pH过高时，双氧水的氧化还原电位低，氧化能力弱，还会造成其无效分解，不利于CODCr的去除。

2．1．3 反应时间的影响

调节原水pH为3．5，控制FeSO4·7H2O投加量为4g／L，H2O2（30%）投加量为4mL／L。反应时间对CODCr去除率的影响如图3所示。可以看出：用Fenton试剂处理废水，反应时间为2h时，CODCr去除率达到最大；继续反应，CODCr去除率变化不大。

图3 反应时间对Fenton去除CODCr的影响

2．2 电絮凝

根据文献［4］，用铁板作电极，固定电极间距为3cm，考察电流密度、pH以及反应时间对电絮凝法去除CODCr的影响。

2．2．1 电流密度对电絮凝的影响

电流密度对电絮凝的处理效果影响较大，在pH为6．1、电絮凝时间60min条件下，电流密度对CODCr去除率的影响试验结果如图4所示。可以看出：相同条件下，CODCr去除率随电流密度增大而增大；电流密度超过20mA／cm2后，CODCr去除率增大幅度变缓。考虑到电流密度增大会使能耗增大，所以确定最佳电流密度为20mA／cm2。

图4 电流密度对CODCr去除率的影响

2．2．2pH对电絮凝的影响

控制电流密度为20mA／cm2，电絮凝时间为60min，调整原水pH为5．0、6．1（即原水pH）、7．0、8．5，考察原水pH对电絮凝的影响，试验结果如图5所示。可以看出，原水pH对CODCr去除率影响较大：随pH升高，CODCr去除率增大；pH在6．1～7．0范围内，CODCr去除率最高，为35%～37．8%；pH大于7．0后，阳极易钝化，CODCr去除率降低。考虑到后续生化工艺对废水pH的要求，确定原水直接进行电絮凝处理，不需调pH。试验也发现，电絮凝结束后，废水pH升高到7．5左右，对后续的生化处理有利。

图5 原水pH对CODCr去除率的影响

2．2．3 反应时间对电絮凝的影响

原水pH为6．1，电流密度为20mA／cm2，电絮凝时间对废水CODCr去除率的影响试验结果如图6所示。

图6 反应时间对废水CODCr去除率的影响

从图6看出：CODCr去除率随反应时间延长而升高，60min后升高幅度减小。实际工程中，可以根据水质优化电絮凝时间。

2．3 生化验证试验

2．3．1 厌氧试验

按工艺要求，先将经过电絮凝预处理并经过絮凝、沉淀、过滤后的废水按1∶4的比例稀释，以降低废水含盐量，减小盐分对生化的影响。保持每天进出水量一致，均为1．5L，连续12d，厌氧反应温度为26℃，试验结果如图7所示。

图7 厌氧试验结果

从图7看出，厌氧反应过程中，出水CODCr去除率为32．8%～39．3%。随反应进行，CODCr去除率趋于平稳。

2．3．2 好氧试验

以厌氧试验出水作为好氧试验进水，保证每天进出水量一致，均为1．5L，连续试验12d，好氧反应温度为26℃，试验结果如图8所示。可以看出：好氧反应出水CODCr去除率在77．3%～81．9%之间，稳定在400mg／L左右。

图8 好氧试验结果

2．4 Fenton法和电絮凝法预处理相关费用对比

Fenton法和电絮凝法的试剂和能耗见表2。

表2 Fenton法和电絮凝法的预处理相关费用

从表2看出：电絮凝法的成本仅为3．63元／t废水，而Fenton法的成本为21．98元／t废水，电絮凝法的经济优势非常明显。

3 结论

对于拉米夫定生产废水，采用Fenton氧化法和电絮凝法处理都有较好的效果。Fenton法处理后，CODCr去除率为23．7%，B／C为0．17；电絮凝法处理后，CODCr去除率为35%，B／C为0．25。电絮凝法的处理成本仅为3．63元／t废水，经济上更占优势。电絮凝过程中，电解反应的产物只是离子，不需要投加其他氧化剂或还原剂，对环境的二次污染很小，在处理高色度废水、难降解废水、有毒有害废水，以及含重金属离子的工业废水上有明显优势。从处理效果、经济性及管理方面考虑，电絮凝法更适于该废水。电絮凝处理后的废水再进行厌氧和好氧生化处理，污染物去除的更彻底，处理效果更好。

［1］赵乐振，孙力平，李志伟，等．微电解—Fenton联合工艺处理拉米夫定废水的试验研究［J］．给水排水，2009，35（增刊）：243-246．

［2］王元月，单保庆，孙力平，等．铁炭微电解法预处理拉米夫定制药废水的研究［J］．工业用水与废水，2010，41（6）：49-51．

［3］王车礼，张登庆，陈毅忠，等．电絮凝过程电流密度与槽电压关系研究［J］．工业水处理，2002，22（7）：28-30．

［4］郭建，孙力平，吕建波，李志伟，等．微电解—Fenton法处理拉米夫定废水试验研究［J］．环境科技，2010（4）：1-4．