一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置及該裝置的處理方法

2023-11-11 05:54:42

一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置及該裝置的處理方法
【專利摘要】一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置及該裝置的處理方法，本發明涉及抗生素廢水的高級氧化處理方法，它涉及處理抗生素廢水的裝置及處理抗生素廢水的方法。本發明要解決傳統處理方法處理效率低，高級氧化處理抗生素後毒性增強的技術問題。該裝置由臭氧發生器、直流電源、反應池、陽極、陰極、曝氣頭、磁熱力攪拌器和溫度探頭組成；處理方法：將抗生素廢水由進水口倒入反應池中，開啟磁熱力攪拌器，同時啟動臭氧發生器和直流電源，處理抗生素廢水。本發明採用電化學聯合臭氧裝置及方法實現了對於抗生素的快速去除，反應在10min中實現了對阿莫西林的完全去除，同時對於總有機碳的去除也有了明顯的提升。本發明用於快速去除抗生素。
【專利說明】一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置及該裝置的處 理方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及抗生素廢水的高級氧化處理方法，它涉及處理抗生素廢水的裝置及處 理抗生素廢水的方法。

【背景技術】
[0002] 抗生素是由細菌、黴菌或其他微生物在生活過程中所產生的具有抗病原體或其他 生理活性的一類次生代謝有機物。抗生素被長期大量地用於人和動物的疾病治療，在保障 人類健康和促進畜牧業發展方面起到了重要作用。我國抗生素的使用量非常大，數據顯示 我國藥物處方中抗生素佔 70%，與西方國家30%比例相比，我國抗生素濫用情況嚴重。抗 生素被機體吸收後，少部分經過羥基化、裂解和葡萄糖醛酸化等代謝反應生成無活性的產 物，而超過90%的以原形通過糞便和尿液排到體外，進入到水環境中。
[0003] 水環境汙染與治理成為全社會關注的焦點話題，找到高效、經濟、有針對性的處理 含抗生素廢水的對策是研究的重點和難點。因此，今後在抗生素廢水治理中應結合抗生素 廢水水質水量變化的特點，積極研發針對性較強的抗生素廢水治理新技術、新工藝。這對實 現"十二五"規劃倡導的加快資源節約型、環境友好型社會建設意義重大。
[0004] 目前，國外抗生素的處理技術包括傳統的處理技術（生物處理，混凝，沉澱，過 濾），氧化技術（加氯，高級氧化，光解，半導體光催化，電化學），吸附技術，膜技術，以及各 技術聯合的應用。汙水處理廠和淨水處理廠採取的傳統處理技術如混凝，絮凝，沉澱和過 濾，無法有效的降解抗生素類廢水，因此亟需開發高效的處理技術。鑑於抗生素廢水難降解 的性質，高級氧化技術被大量應用於抗生素廢水降解的研究。在高級氧化技術中，臭氧和 Fenton氧化是最受關注的。臭氧氧化技術能夠有效的去除水中的抗生素，但是，礦化率低、 較長的處理時間才能達到理想的處理效果，處理後的中間產物的毒性幾乎不變甚至毒性更 強，這也是臭氧氧化相關研究中面臨的主要問題。與此同時，設備昂貴和運行成本較高限制 了臭氧氧化技術的工程應用。Fenton氧化技術是另外一種被廣泛研究的高級氧化技術，尤 其是Fenton與紫外照射聯合的光-芬頓技術應用更為廣泛。Elmolla and Chaudhuri等利 用這種方式，實現了抗生素的完全降解，同時提高了 TOC去除率（礦化度），出水可生化性也 得到了較大改善。Fenton氧化技術在應用中同樣存在難題，包括運行中如果pH操作範圍控 制不好，容易產生氫氧化物沉澱，以及溶解性催化劑的回收問題。


【發明內容】

[0005] 本發明要解決傳統處理方法處理效率低，高級氧化處理抗生素後毒性增強的技術 問題，而提供一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置及該裝置的處理方法。
[0006] -種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置由臭氧發生器、直流電源、反應池、陽 極、陰極、曝氣頭、磁熱力攪拌器和溫度探頭組成；其中，臭氧發生器與曝氣頭通過管路連 通，陽極與直流電源的正極連接，陰極與直流電源的負極連接，溫度探頭插入到反應池內的 抗生素廢水中，反應池的頂端設有進水口，反應池位於磁熱力攪拌器上。
[0007] 上述一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置的處理方法，其特徵在於具體是 按照以下步驟進行的：
[0008] 將抗生素廢水由進水口倒入反應池中，開啟磁熱力攪拌器，同時啟動臭氧發生器 和直流電源，處理抗生素廢水。
[0009] 本發明裝置通過溫度探頭與磁熱力攪拌器實現溫度自動控制。
[0010] 本發明的有益效果是：本發明採用電化學聯合臭氧裝置及方法實現了對於抗生素 的快速去除，反應在l〇min中實現了對阿莫西林的完全去除，同時對於總有機碳（T0C)的去 除也有了明顯的提升，有效改善了單獨臭氧或者其他高級氧化技術中，礦化度較低的問題， 是一種有效的抗生素處理方法。
[0011] 本發明用於快速去除抗生素。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為【具體實施方式】一所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置的示 意圖。

【具體實施方式】
[0013] 本發明技術方案不局限於以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之 間的任意組合。

【具體實施方式】 [0014] 一：本實施方式一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置由臭氧 發生器1、直流電源2、反應池4、陽極5、陰極6、曝氣頭7、磁熱力攪拌器3和溫度探頭8組 成；其中，臭氧發生器1與曝氣頭7通過管路連通，陽極5與直流電源2的正極連接，陰極6 與直流電源2的負極連接，溫度探頭8插入到反應池4內的抗生素廢水中，反應池4的頂端 設有進水口 9,反應池4位於磁熱力攪拌器4上。

【具體實施方式】 [0015] 二：本實施方式與一不同的是：反應池4池體尺寸：高 度為15cm，長度為10cm，寬度為10cm。其它與一相同。

【具體實施方式】 [0016] 三：本實施方式與一不同的是：直流電源2的供電方 式為恆壓供電，控制電壓為0V?30V。其它與一相同。

【具體實施方式】 [0017] 四：本實施方式與一不同的是：直流電源2的供電方 式為恆流供電，控制電流為0A?5A。其它與一相同。

【具體實施方式】 [0018] 五：本實施方式與一不同的是：鉬片作為陽極5 ;活性 炭纖維氈作為陰極6。其它與一相同。

【具體實施方式】 [0019] 六：本實施方式與五不同的是：鉬片的尺寸為 2cmX3cm，活性炭纖維毯的尺寸為6cmX8cm。其它與五相同。

【具體實施方式】 [0020] 七：一所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理 裝置的處理方法，具體是按照以下步驟進行的：
[0021] 將抗生素廢水由進水口 9倒入反應池4中，開啟磁熱力攪拌器4,同時啟動臭氧發 生器1和直流電源2,處理抗生素廢水。
[0022]

【具體實施方式】八：本實施方式與【具體實施方式】七不同的是：抗生素廢水的處理濃 度為50mg/L?500mg/L，pH為3?11。其它與【具體實施方式】七相同。

【具體實施方式】 [0023] 九：本實施方式與七不同的是：抗生素廢水的處理溫 度為25°C?35°C。其它與七相同。

【具體實施方式】 [0024] 十：本實施方式與七不同的是：抗生素廢水倒入反應 池4的方式為連續倒入或間歇倒入。其它與七相同。
[0025] 採用以下實施例和對比實驗驗證本發明的有益效果：
[0026] 實施例一：
[0027] 本實施例一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置由臭氧發生器1、直流電源 2、反應池4、陽極5、陰極6、曝氣頭7、磁熱力攪拌器3和溫度探頭8組成；其中，臭氧發生器 1與曝氣頭7通過管路連通，陽極5與直流電源2的正極連接，陰極6與直流電源2的負極 連接，溫度探頭8插入到反應池4內的抗生素廢水中，反應池4的頂端設有進水口 9,反應池 4位於磁熱力攪拌器4上。
[0028] 本實施例所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置的處理方法，具體是 按照以下步驟進行的：
[0029] 將抗生素廢水由進水口 9倒入反應池4中，開啟磁熱力攪拌器4,同時啟動臭氧發 生器1和直流電源2,處理抗生素廢水。
[0030] 本實施例中直流電源2的供電方式為恆流供電，控制電流為500mA ;鉬片作為陽極 5 ;活性炭纖維毯作為陰極6 ;活性炭纖維毯的尺寸為6cmX8cm，鉬片的尺寸為2cmX3cm ; 抗生素廢水的處理濃度為50mg/L，pH為7 ;抗生素廢水的處理溫度為30°C ;抗生素為阿莫 西林；抗生素廢水的初始T0C值：25ppm ;電解質：Na2S04溶液濃度0. 05mol/L，03濃度（氣 相）：30mg/L，曝氣流速：0· 4L/min。
[0031] 具體實驗的對比結果如下表：
[0032] 電催化聯合03與03氧化、電產生H20 2氧化對有機物的去除率比較
[0033] 時間/min |電化學+03/% |〇3/% |電化學/% 0 0 0 0 ? 0.739411 0.684887 0.099211 2 0.919836 0.896896 0.151492 3 0.987199 0.971298 0.151091 4 0.997898 0.996089 0.206437 5 0.999684 0.999409 0.254404 10 ? ? 0.567883
[0034] 由表可知相對於03氧化、電催化直接氧化，電催化聯合03氧化顯示了更優異的降 解阿莫西林能力，去除速率有提升。
[0035] 電催化聯合03與03氧化、電化學氧化對有機物的礦化度比較
[0036] ^時間/min~| | 雄率./% _____電化學+〇3__〇3_ 電化學 0 " 0 ~ 0 0 _15__0. 414474__0.318074__0. 014079 _30__0. 55848_ 0. 421073 0. 019026 _45__0. 59576__0. 444357__0. 022831 _60__0. 677632__0. 47356__0. 030822
[0037] 由表可知相對於03氧化、電化學氧化，電催化聯合03氧化顯示了更優異的礦化能 力，礦化度有了明顯的提升。
【權利要求】
1. 一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置，其特徵在於一種抗生素廢水的電化學 聯合臭氧處理裝置由臭氧發生器（1)、直流電源（2)、反應池（4)、陽極（5)、陰極（6)、曝氣 頭（7)、磁熱力攪拌器⑶和溫度探頭⑶組成；其中，臭氧發生器⑴與曝氣頭（7)通過 管路連通，陽極（5)與直流電源（2)的正極連接，陰極（6)與直流電源（2)的負極連接，溫 度探頭（8)插入到反應池（4)內的抗生素廢水中，反應池（4)的頂端設有進水口（9)，反應 池（4)位於磁熱力攪拌器（4)上。
2. 根據權利要求1所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置，其特徵在於反 應池（4)池體尺寸：高度為15cm，長度為10cm，寬度為10cm。
3. 根據權利要求1所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置，其特徵在於直 流電源⑵的供電方式為恆壓供電，控制電壓為0V?30V。
4. 根據權利要求1所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置，其特徵在於直 流電源⑵的供電方式為恆流供電，控制電流為0A?5A。
5. 根據權利要求1所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置，其特徵在於鉬 片作為陽極（5);活性炭纖維氈作為陰極（6)。
6. 根據權利要求5所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置，其特徵在於活 性炭纖維毯的尺寸為6cmX8cm，鉬片的尺寸為2cmX3cm。
7. 如權利要求1所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置的處理方法，其特 徵在於具體是按照以下步驟進行的： 將抗生素廢水由進水口（9)倒入反應池（4)中，開啟磁熱力攪拌器（4)，同時啟動臭氧 發生器（1)和直流電源（2)，處理抗生素廢水。
8. 根據權利要求7所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置的處理方法，其 特徵在於抗生素廢水的處理濃度為50mg/L?500mg/L，pH為3?11。
9. 根據權利要求7所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置的處理方法，其 特徵在於抗生素廢水的處理溫度為25°C?35°C。
10. 根據權利要求7所述的一種抗生素廢水的電化學聯合臭氧處理裝置的處理方法， 其特徵在於抗生素廢水倒入反應池（4)的方式為連續倒入或間歇倒入。
【文檔編號】C02F1/467GK104085963SQ201410336529
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】郭婉茜, 曹海歐, 周顯嬌, 杜鵑山, 銀仁莉 申請人:哈爾濱工業大學