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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

制藥工業是我國水污染物排放重點行業，污染物排放嚴重危害水環境安全，是群眾反映的焦點問題之一，也是各級環保部門監管的重點。目前根據出臺的《制藥工業水污染物排放標準》，把制藥工業廢水按照種類分為六類：發酵類、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、爆發性、意外性，簡稱“不好說”。

4、環境工程的一般經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，出水水質不穩定，通常采用多種工藝聯合處理，才能保證穩定的處理效果。

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，可瞬間產生大量強氧化性物質如羥基自由基(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、穩定性好、無重金屬污染風險等優勢，是目前市場應用最優秀的電催化材料之一。通過與多元碳材料進行復合，利用各材料的協同效應，能大幅優化FCD電催化性能。FCD材料能快速通過將水分子分解產生羥基自由基(·OH)、臭氧(O₃)、雙氧水(H₂O₂)等強氧化物質，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、耐磨性和化學穩定性，廣泛應用于工業、電子、國防等領域，是不可替代的重要戰略資源。開發功能導電金剛石FCD材料是一項具有挑戰性的技術，目前主要掌握在少數發達國家，如美國、日本、德國等。我公司在國內率先打破國外壟斷，掌握FCD薄膜界面生長控制機制，自主研發出高性能薄膜級FCD多晶體生長系統裝備，從而實現功能型金剛石產業 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量，制備大尺寸高質量的多晶FCD，突破薄膜級FCD材料的規模化生產，實現FCD薄膜材料在機械、電子、光學、生物和環保領域的延伸應用。

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生自由基等活性中間產物或高氧化性的高價態金屬氧化物來實現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物，來間接氧化降解污染物。

機理示意圖

4、設備優勢

(1) 廣譜：普遍適用于各行業高難度廢水處理，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，極短時間內實現有機分子的破環、斷鏈反應。

(3) 靈活：源頭處理、預處理、達標保障，可與常規工藝無縫銜接。

(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、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的生產廢水進行了處理，結果如下表所示。

該醫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，達標后排入工業園區綜合污水處理系統。

表2為某制藥企業產生的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。