发酵制药废水的脱色研究

发酵工程制药是将人工培养的微生物在体内特定酶系的作用下，利用高度复杂的生物化学反应过程来合成特定的药物，随着国内外市场加大对发酵类药物的需求量，发酵制药工业已经成为国内医药行业中增长速度最快的领域。发酵类药物生产阶段的原材料投入量很大，且产出比相对较小，发酵制药废水一般都是以间歇排放的形式为主，并且发酵制药废水具有颜色深、可生化性差等特点，其作为社会各领域公认的最难治理工业废水之一，利用三维电解可以实现对发酵制药废水的脱色处理。

一、发酵制药废水的三维电解处理机制

三维电解处理主要是电化学处理综合多种去除机理的方式，利用电极反应可以破坏掉发酵制药废水中分子的稳定性，使环状分子开环、大分子断链，并且在废水在电解过程中可以产生物质絮凝或沉淀，这样便可以实现对发酵制药废水进行净化脱色的处理效果。三维电解是由上世纪60年代末期提出的一种废水处理机制，在传统的二维电解槽电极间装填粒状或其他碎屑状的工作电极材料，确保新添加的工作电极表面是带电工作的，这样便可以使其形成一个新的电极，这个电极的表面可以通过电化学反应来对废水中的污染物进行处理。三维电极法在对发酵制药废水进行处理过程中，其一般不使用或使用少量的化学药品，并且该种处理机制在运行中具有占地面积小、处理效率高、无二次污染等特点。三维电解处理发酵制药废水在本质上是一个动态过程，活性炭碳粒要具备大比表面积和良好的电导体，在直流电场中碳粒因自身带电可以形成相对微笑的电解槽，当电解反应器外加电压达到发酵制药废水中污染物分解电压的时候，便可以发生电解反应来去除发酵制药废水中的污染物，三维电解便是利用这种机制来对发酵制药废水进行脱色处理，同时也可以降低发酵制药废水中的COD。

二、三维电解处理发酵制药废水的方案设计

1.装置方案设计:

如图1所示，电解槽反应器在设计过程中主要由有机玻璃板粘合制作而成，装置的尺寸可以根据实际需求来对其进行调整，电解槽反应器底部需要安装有均匀分布的多孔布气板，一般需要将布气孔的标准控制为直径1mm左右，利用布气板下的多孔布气软管来通入压缩空气。电解槽反应器中的阳极主要以不锈钢板为主要材料，反应器中的阴极主要以石墨板为主要材料，电极板在运行中有效工作面积通过水位需要控制在50cm2左右，在反应器具体运行状态下可以根据装置大小来利用两组电极对其进行反应。在设计过程中主要选用了无隔膜的电解槽，整个处理装置中的第三极材料主要采用规格为10目的活性炭颗粒，在电解槽反应器运行过程中需要将第三极放置于电极板之间，整个装置开始运行时需要利用稀硫酸来对第三极的表面进行活化处理，在对发酵制药废水进行处理的时候需要利用震荡吸附的方式来去除其吸附能力。

2.装置处理发酵制药废水效果分析:在上述装置投入使用前来进行预备试验，将整个试验的初始反应条件设计为pH为5、电解时间为30min、活性炭加入量为10g/L，在装置运行过程中将电流密度进行改变，所改变的电流密度一般需要控制在10mA/cm2、20  mA/cm2、30 mA/cm2、40 mA/cm2、50 mA/cm2、60  mA/cm2，试验过程中将固定电极板的间距控制为3cm，在试验中对不同电流密度下对发酵制药废水的污染物去除率变化情况进行测量。该装置在运行过程中不断增加电流密度可以提高污染物的去除率，当粒子上的电压处于小于分解电压的时候不会产生反应电流，而这个阶段的发酵制药废水污染物去除率相对较小，但是将装置的电流密度提升到40  mA/cm2的时候反应电流便会通过第三极，而在这个阶段废水中COD的去除率有了很大提升。将装置中的电流密度提升到60  mA/cm2的时候发酵制药废水的污染物去除率没有发生明显变化，这是因为活性炭电极上电流密度过大则会发生一些副反应。

三、结语

综上所述，通过试验证明了所设计的三维电解处理发酵制药废水的优秀效果，尤其是三维电解处理发酵制药废水中具备十分有效的脱色作用，确保发酵制药废水通过三维电解处理可以达到排放标准。