Page 186 - 《精细化工》2020年第2期

·388· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

Firmicutes, Chloroflexi, Epsilonbacteraeota near the anode and cathode plates at phylum level accounted for
94.82% and 99.53% (relative abundance), respectively. There were significant differences between the
anode and cathode plates in microbial community structure at genus lever. Rikenellaceae, Lentimicrobiaceae,
Sphaerotilus, Geobacter, Methyloversatilis, etc had relatively high relative abundances near the cathode
plate, while its relative abundances in the anode plate were less than 1%. Zoogloea, Acinetobacter,
Fusibacter, etc were relatively abundant near the anode plate. The results showed that the electro-biological
coupling technology could effectively degrade traditional Chinese medicine extraction wastewater
compared with only treatment process of microorganisms or electrochemistry. Zoogloea was the main
different microorganism near the anode and cathode plates.
Key words: microbes; electrochemistry; wastewater from traditional Chinese medicine extraction;
high-throughput sequencing; microbial diversity; water treatment technology

近年来中药制药业发展迅速，中药提取废水带 供理论依据。
[1]
来的环境问题逐渐突显 。中药提取废水主要产生
[2]
于天然有机物的水提或醇提过程 ，包含多种复杂 1 实验部分
有机化合物 [3-4] ，主要有糖类、酚类、醇类、木质素、 1.1 装置与仪器
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色素、蛋白质等 。有毒有害物质和难生物降解物
实验装置为自行设计并制作的推流式电-生物
[6]
质的叠加加大了中药提取废水的处理难度 ，未达 反应器，主要包括极板、球形填料、曝气头、曝气
[7]
标排放的废水严重危害当地环境和人类健康 。 机、直流稳压电源、电磁隔膜计量泵，其示意图见
制药废水处理主要以 Fenton 工艺为基础，实际 图 1。电-生物反应器采用聚丙烯（PP）板焊制，反
处理中应用物理、化学、物理化学和生物化学等多 应器尺寸为 300 mm(L)×300 mm(B)×550 mm(H)。内
[8]
[9]
种方法 。BERTO 等 和 CHANGOTRA 等 [10] 研究 部由隔板分为两级，1 级与 2 级有效容积比为 3∶2。
发现，Fenton 工艺可有效去除制药废水中难降解物 装置底部设置有曝气装置，两段各设置 1 块阳极板和
质并提高废水可生化性。但 Fenton 工艺反应条件苛 2 块阴极板，单个极板尺寸为 300 mm(B)×550 mm(H)；
刻、药物利用率低 [11-12] ，催化剂的流失易造成二次 阳极板为钛基二氧化钌，阴极板为纯钛网，极板间
污染，同时中药提取废水水量较大使以 Fenton 为基 距 15 cm。原水从 1 级段底部进水，然后通过上端
础的工艺经济性较差。电-生物耦合技术通过电氧化 隔板孔溢流至 2 级段，2 级段底部排出。极板间填有
还原作用、生物代谢作用和填料的物理吸附作用， Φ60 mm 和 Φ90 mm 的组合球形填料（体积比 1∶1）。
能有效减弱有害物质对微生物的毒副作用，并实现
对污染物的高效去除 [13] 。同时设备结构紧凑、易管
理控制，在处理中药提取废水领域有良好的应用前
景。FENG 等 [14] 利用电-生物耦合技术处理人工模拟
的布洛芬废水，废水 COD 去除率达到 85.23%；郎
佳丽等 [15] 利用电-生物耦合技术处理人工模拟的酸
性红 18 染料废水，其 COD 去除率为 90.06%。电-
生物耦合技术的研究多集中在对某个特定难降解物
质的去除，关于处理制药废水的研究较少，同时中
药提取废水水质十分复杂，难以通过实验室模拟废

水来进行降解实验。
1—原水水箱；2—电磁隔膜计量泵；3—电场反应器；4—直流
本研究通过现场实验采用电-生物耦合技术处 稳压电源；5—曝气机；6—阴极板；7—阳极板；8—曝气砂头；
理中药提取废水，探究不同水力停留时间和不同电 9—隔板；10—球形填料
压下的废水 COD 去除率。通过高通量测序分析最佳 图 1 推流式电-生物反应器流程示意图
Fig. 1 Process flow chart of push-flow electrobioreactor
工况下阴阳极板附近生物膜的微生物群落构成，从
污染物降解机理和菌落结构上分析电-生物耦合技 WS-09-03-S 型电磁隔膜计量泵，北京威尔沃夫
术处理中药提取废水的优势，为实际工程中提高电- 环保科技有限公司；MS303D-30V3A 型直流稳压电
生物耦合技术处理中药提取废水 COD 的去除率提 源，东莞迈盛电源科技有限公司；COD-571-1 型消