一种维生素C废水电解氧化预处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种维生素C废水电解氧化预处理的方法，属于废水处理技术领域，本发明专利技术通过三部分逐步降解维生素C废水，第一步，通过将雾化的低泡活化剂随鼓泡机鼓出的气泡与维生素C废水进行接触，扩大接触面积，利于维生素C废水的表面活化；第二步，通过脉冲中子活化器对废水进行中子冲击，为废水中的有机物提供能量，使其内部电子跃迁为激发态；第三步，利用电解氧化反应器对经前两步活化后的废水进行终极电解氧化。经递级活化后，可大大提高最后的电解氧化分解的效率。总之，本发明专利技术预处理效果良好，为后续的生物强化工艺创造了良好的条件。

A pretreatment method for vitamin C wastewater electrolysis oxidation

The invention discloses a method for electrolytic oxidation pretreatment of vitamin C wastewater, which belongs to the technical field of wastewater treatment. The invention gradually degrade vitamin C wastewater through three parts. The first step is to contact the bubble bubbling with the bubbling machine with the vitamin C wastewater by using the atomized low bubble activator, and expand the contact area to facilitate the dimension of the contact area. The surface activation of the raw C wastewater; the second step, the neutron shock of the wastewater by the pulse neutron activator, to provide the energy for the organic matter in the wastewater, and make the internal electron transition to the excited state; the third step, the electrolytic oxidation reactor is used for the ultimate electrolytic oxidation of the waste water after the two steps. After activation, the efficiency of the final electrolytic oxidation can be greatly improved. In conclusion, the pretreatment effect of the invention is good, which creates favorable conditions for subsequent bioaugmentation process.

【技术实现步骤摘要】
一种维生素C废水电解氧化预处理的方法
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种维生素C废水电解氧化预处理的方法。
技术介绍
维生素C(又叫L-抗坏血酸，简称VC)，是一种人类需求的营养强化剂和功能性抗氧化剂，是目前全球应用范围最广泛、产销量最大的维生素品种，广泛应用于医药、食品饮料、饲料等行业，同时也是中国医药企业年产量、出口量最大的品种之一。从1998年起，维生素C出口量逐年提高，21年出口量达11.万吨，占全球需求量的9％以上，而其中大半的产量来自国内5家制药企业，中国成为名符其实的维生素C生产大国。国内VC生产企业多采用两步发酵工艺，以山梨醇、玉米浆等为主要原料，经过发酵、提取、转化、精制几个工段，生产过程中未利用的原料、副产物成为高浓度有机废水排放。该废水COD浓度高、色度高且为真色、盐度高且水质水量变化大。维生素C废水经二级生化处理后，仍具有高色度、高含盐量、成分复杂等特点，该废水生物降解性能差，用传统的生物法处理难度大，必须采取一定的预处理措施。电化学方法具有工艺简单，操作方便，出水水质清澈透明，污染物去除率高，且不受季节气候气温影响等优点，越来越受到人们的重视，已成为当前难生物降解废水预处理的常用方法之一。针对目前维生素C生产废水经传统工艺处理后难以满足新标准的要求这一难题，引入电解氧化技术作为预处理工艺。电解氧化，由于所需外加化学药剂较少，不会产生二次污染，被称作清洁处理工艺，广泛用于废水深度处理以及前处理过程中。根据使用的电极阳极是否为溶出电极，电解工艺可分为电解絮凝和电解氧化两种，前者多被应用于高浓度有机废水的降解、前处理以及去除重金属离子过程中；后者多应用于去除废水中的色度和改善难降解废水可生化性。两种工艺各有优缺点，处理对象也不尽相同。维生素C生产废水，作为一种发酵类制药废水，具有含盐量高、导电性好等特点，适合于采用电解氧化处理，然而也容易导致反应装置结垢、腐蚀电极，影响到电解装置的使用效果与寿命。因此，要求反应装置容易拆卸，便于清洗维护，电极便于更换。然而，常用的同心圆排列电极反应器电极面积小，电解效果差。平行板式废水电解装置的极板多用上部螺丝固定，容易生锈不易更换；采用悬挂式，可方便取出，但悬挂部件影响进水与操作，且平行板式处理效果相对较低。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术提供一种维生素C废水电解氧化预处理的方法，解决维生素C废水经二级生化处理后，仍具有高色度、高含盐量、成分复杂的问题。本专利技术的技术方案为：一种维生素C废水电解氧化预处理的方法，包括以下步骤：S1：将经二级生化处理后的维生素C废水引至蓄水箱内，利用鼓泡机进行鼓泡曝气，时间为15-30min，曝气流速为40-60m/s,并通过雾化机分3-5次批量加入低泡活化剂，所述低泡活化剂的总加入剂量为8-10g/L，利用低泡活化剂对维生素C废水中的有机物进行表层激活，得到一级活化废水；S2：鼓泡曝气结束后，撇去所述一级活化废水上层泡沫，并调节pH值为4-10，再将一级活化废水利用水泵抽送流过脉冲中子活化器内部，水流流速为1-3m/s，脉冲中子活化器的脉冲频率为10-20KHZ，中子源与水面距离为0.5-1m，中子注量率为1×1013-2×1013n.cm-2.s-1，利用中子传递能量对一级活化废水中的有机物进行深度激活，得到二级活化废水；S3：将所述二级活化废水直接引入到电解氧化反应器内进行电解氧化反应，并加入三维电极粒子，所述三维电极粒子与二级活化废水的体积比为1:3-5，三维电极粒子直径为0.8-1.2cm，电解时间为5-15min，电压为3-7V,电流密度为30-50mA/cm2，极板间距为15-35mm，得到预处理水体；S4：将所述预处理水体进行取样处理，得到预处理水体的水质分析结果，并根据所述分析结果调整后续的生物强化工艺参数。进一步地，所述雾化机的出雾管与所述鼓泡机的出气管相连，雾化机将所述低泡活化剂进行雾化后通过所述出雾管送入所述出气管内，雾化后的低泡活化剂被出气管内鼓入的气体一起带入所述维生素C废水内，所述雾化后的低泡活化剂与气体的流速比为1:8-10，雾化后的低泡活化剂随鼓泡机鼓出的气泡与维生素C废水进行接触，可进一步扩大接触面积，利于维生素C废水的表面活化。进一步地，所述低泡活化剂是由碳酸钠、氢氧化钠、氧化酶和去离子水按照质量比为3:1:2:10混合而成，维生素C是一种抗氧化剂，易溶于水，不溶于有机溶剂在酸性环境中稳定，而碱性物质和氧化酶能够破坏其稳定性。更进一步地，所述氧化酶为尿酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶和L-α-羟基酸氧化酶中任意一种或几种组合。进一步地，所述三维电极粒子包括以下重量组分：20-50份氧化锗、30-50份无烟煤、25-35份水泥粉、38-56份二氧化硅、20-45份玻璃粉、15-25份碳纳米管、18-34份胶体石墨粉、13-22份虾壳粉、10-20份页岩粉、3-5份活化剂、4-6份成孔剂、30-40份粘结剂，三维电极粒子通过导电材料增加导电性能，通过添加绝缘物质增加材料间的接触电阻，并利用粘结剂进行粘合，成孔剂增大其比表面积，进而增强电解氧化的效果。更进一步地，所述三维电极粒子的制备方法包括以下步骤：A、将所述氧化锗、无烟煤、水泥粉、二氧化硅、玻璃粉、虾壳粉、页岩粉按照上述比例混合，并放于烘箱内120℃烘干，再放入研钵中粉碎研磨，最后过60目筛，得到混合干燥粉；B、在所述混合干燥粉中加入上述重量百分比的碳纳米管、胶体石墨粉、活化剂、成孔剂、粘结剂，混合并搅拌均匀，挤压粒径为0.8-1.2cm的生料球；C、将所述生料球在烘箱中100-120℃下烘12-24小时，得到干燥生料球；D、将所述干燥生料球置于高温炉中在100-250℃下焙烧1-2h，再在400-500℃下焙烧20-40min，最后在600-1000℃焙烧15-25min，自然冷却至室温，得到三维电极粒子。进一步地，所述电解氧化反应器包括电解柱、进水管、阳极板、阴极板、中心支架和底座，所述底座设置在所述电解柱的底部，电解柱从上至下依次分为出水区、电解区和沉泥区，所述出水区的右侧设有出水口，所述沉泥区为圆锥形，沉泥区的底部设有排泥口，所述中心支架设置在沉泥区与电解区的交界处，所述进水管位于电解柱纵轴中心位置，并且进水管的下端固定在中心支架的中心位置，进水管上设有若干进水孔，进水管外侧从上至下设有等间距的若干内端槽口，所述内端槽口成辐射状围绕在进水管周围，电解区的内侧壁上设有与内端槽口一一对应的外端槽口，所述阳极板、阴极板数目相同，分别交错卡接在对应的内端槽口和外端槽口之间，并分别通过导线与外部电源的正负极相连，电解区的外侧壁下方设有空气环管，所述空气环管与外部曝气装置相连，向电解区内通入混合气体，反应装置容易拆卸，便于清洗维护，电极便于更换。进一步地，所述电解氧化反应器还设有顶盖，所述顶盖与所述电解柱上部通过密封螺纹连接，顶盖的顶部设有中心孔，所述中心孔的左右两侧分别设有一个导线孔，顶盖完全覆盖所述出水区，顶盖的右侧设有与所述出水口连通的出水阀管。进一步地，所述混合气体为体积比为3:2:1的臭氧、氧气和空气，臭氧能够辅助氧化，提高废水的氧化效率。进一步地，所述阳极板为石墨，所述阴极板为不锈钢，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种维生素C废水电解氧化预处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将经二级生化处理后的维生素C废水引至蓄水箱内，利用鼓泡机进行鼓泡曝气，时间为15‑30min，曝气流速为40‑60m/s,并通过雾化机分3‑5次批量加入低泡活化剂，所述低泡活化剂的总加入剂量为8‑10g/L，利用低泡活化剂对维生素C废水中的有机物进行表层激活，得到一级活化废水；S2：鼓泡曝气结束后，撇去所述一级活化废水上层泡沫，并调节pH值为4‑10，再将一级活化废水利用水泵抽送流过脉冲中子活化器内部，水流流速为1‑3m/s，脉冲中子活化器的脉冲频率为10‑20KHZ，中子源与水面距离为0.5‑1m，中子注量率为1×10

【技术特征摘要】
1.一种维生素C废水电解氧化预处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将经二级生化处理后的维生素C废水引至蓄水箱内，利用鼓泡机进行鼓泡曝气，时间为15-30min，曝气流速为40-60m/s,并通过雾化机分3-5次批量加入低泡活化剂，所述低泡活化剂的总加入剂量为8-10g/L，利用低泡活化剂对维生素C废水中的有机物进行表层激活，得到一级活化废水；S2：鼓泡曝气结束后，撇去所述一级活化废水上层泡沫，并调节pH值为4-10，再将一级活化废水利用水泵抽送流过脉冲中子活化器内部，水流流速为1-3m/s，脉冲中子活化器的脉冲频率为10-20KHZ，中子源与水面距离为0.5-1m，中子注量率为1×1013-2×1013n.cm-2.s-1，利用中子传递能量对一级活化废水中的有机物进行深度激活，得到二级活化废水；S3：将所述二级活化废水直接引入到电解氧化反应器内进行电解氧化反应，并加入三维电极粒子，所述三维电极粒子与二级活化废水的体积比为1:3-5，三维电极粒子直径为0.8-1.2cm，电解时间为5-15min，电压为3-7V,电流密度为30-50mA/cm2，极板间距为15-35mm，得到预处理水体；S4：将所述预处理水体进行取样处理，得到预处理水体的水质分析结果，并根据所述分析结果调整后续的生物强化工艺参数。2.如权利要求1所述的一种维生素C废水电解氧化预处理的方法，其特征在于，S1中所述雾化机的出雾管与所述鼓泡机的出气管相连，雾化机将所述低泡活化剂进行雾化后通过所述出雾管送入所述出气管内，雾化后的低泡活化剂被出气管内鼓入的气体一起带入所述维生素C废水内，所述雾化后的低泡活化剂与气体的流速比为1:8-10。3.如权利要求1所述的一种维生素C废水电解氧化预处理的方法，其特征在于，S1中所述低泡活化剂是由碳酸钠、氢氧化钠、氧化酶和去离子水按照质量比为3:1:2:10混合而成。4.如权利要求3所述的一种维生素C废水电解氧化预处理的方法，其特征在于，所述氧化酶为尿酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶和L-α-羟基酸氧化酶中任意一种或几种组合。5.如权利要求1所述的一种维生素C废水电解氧化预处理的方法，其特征在于，S3中所述三维电极粒子包括以下重量组分：20-50份氧化锗、30-50份无烟煤、25-35份水泥粉、38-56份二氧化硅、20-45份玻璃粉、15-25份碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：许柯，任洪强，耿金菊，张徐祥，黄辉，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32