电催化-生物电化学耦合系统处理抗生素废水的机制研究

项目名称： 电催化-生物电化学耦合系统处理抗生素废水的机制研究

项目编号： No.51308171

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 建筑科学

项目作者： 吕江维

作者单位： 哈尔滨商业大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 制药废水是最难处理的工业废水之一，特别是含有抗生素的制药废水由于废水中的残留抗生素和高浓度有机物使传统好氧生物处理法很难达到预期的处理效果，而厌氧处理高浓度的有机物又难以满足出水达标要求。本研究提出了新的工艺思路，将电化学法与生物法相结合，提出了电催化-生物电化学耦合系统来处理制药废水中的抗生素类物质，即利用电催化法的强氧化性破坏抗生素的结构，降低其活性和毒性，提高废水的可生化性，再利用生物电化学方法继续处理抗生素的电化学降解产物使其达标排放，同时收集产电微生物生成的电能，为电催化系统提供部分能量，降低废水处理电能消耗。本研究选取典型的β-内酰胺类抗生素为目标污染物，研究污染物的电催化降解和生物电化学代谢及同步产能过程耦合的关键技术问题，优化工艺的运行参数，为开发高效低能耗的抗生素废水处理新工艺提供科学依据和技术支持。

中文关键词： 电催化；生物电化学；抗生素废水；硼掺杂金刚石；

英文摘要： Pharmaceutical wastewater is one of the refractory industrial wastewater. Pharmaceutical wastewater containing antibiotics can not be oxidized efficiently by traditional biological treatment due to the toxicity of antibiotics towards aerobic microorganism and high organic residues after anaerobic biological treatment.A new technology has been proposed in this investigation, which is the combination of electrocatalytic and bioelectrochemical systems (BESs) in antibiotic wastewater treatment.The antibiotic structure is initially destroyed by electocatalytic oxidation, resuling in decreasing its activity and toxicity and increasing the wastewater biodegradability. BESs are futher used to degrade the intermediate products of antibiotic oxidation and simultaneouly produce electrical energy which is collected and then applied in electrocatalytic system.Beta-lactam antibiotics are chosen as target pollutant to study the coupling technology in the process of electrocatalytic oxidation and BESs degradation.The work carried out in this research will create a theoretical basis and technical assistance to the development of antibiotics wastewater treatment with high efficiency and low energy consumption.

英文关键词： electrocatalysis；bioelectrochemistry；antibiotic wastewater；boron-doped diamond；