申请日2019.02.27
公开(公告)日2019.05.10
IPC分类号C02F1/467; C02F1/72; C02F9/06; C02F101/30
摘要
一种抗生素废水处理装置和方法，该装置包括反应器、位于反应器内的阴极和阳极、与阴极和阳极相连的直流电源以及水流循环装置，反应器具有滚筒卧式槽体，阴极为横放在滚筒卧式槽体内的多孔筒式阴极，阳极横放在多孔筒式阴极内，阳极的一端与直流电源的正极相连，多孔筒式阴极与直流电源的负极相连，水流循环装置连接滚筒卧式反应器的进水口和出水口，水流循环装置用于使含抗生素的废水在处理过程中不断经过滚筒卧式反应器循环流动，与阴极和阳极充分接触发生电化学高级氧化反应。本发明降解效果好，传质效率高，可连续工作，能耗低，成本低。本发明的设备体积小、占地面积小、操作较为简单。
权利要求书
1.一种抗生素废水处理装置，为电化学高级氧化装置，其特征在于，包括反应器、位于所述反应器内的阴极和阳极、与所述阴极和所述阳极相连的直流电源以及水流循环装置，所述反应器具有滚筒卧式槽体，所述阴极为横放在所述滚筒卧式槽体内的多孔筒式阴极，所述阳极横放在所述多孔筒式阴极内，所述阳极的一端与所述直流电源的正极相连，所述多孔筒式阴极与所述直流电源的负极相连，所述水流循环装置连接所述滚筒卧式反应器的进水口和出水口，所述水流循环装置用于使含抗生素的废水在处理过程中不断经过所述滚筒卧式反应器循环流动，与所述阴极和所述阳极充分接触发生电化学高级氧化反应。
2.如权利要求1所述的抗生素废水处理装置，其特征在于，所述滚筒卧式槽体由有机玻璃PMMA材料制成，优选地，所述滚筒卧式槽体的内径12-18cm，更优选15cm，所述滚筒卧式槽体高15-35cm，更优选25cm。
3.如权利要求1或2所述的抗生素废水处理装置，其特征在于，所述阳极为微孔亚氧化钛Ti4O7陶瓷管，优选地，所述微孔亚氧化钛Ti4O7陶瓷管的管径10-20mm，更优选15mm，所述微孔亚氧化钛Ti4O7陶瓷管高10-30cm，更优选20cm;优选地，所述阴极为不锈钢多孔筒式阴极，优选地，所述多孔筒式阴极的直径3～8cm，孔径3-6mm，更优选4mm。
4.如权利要求3所述的抗生素废水 处理装置，其特征在于，所述阴极和所述阳极之间的间距为0.05～5cm。
5.如权利要求1至4任一项所述的抗生素废水处理装置，其特征在于，所述阳极的一端固定在所述反应器一侧，优选直接焊接，另一端通过钛丝与所述直流电源的正极相连;所述阴极的一端固定在所述反应器一侧，另一端通过钛丝与所述直流电源的负极相连。
6.如权利要求1至5任一项所述的抗生素废水处理装置，其特征在于，所述反应器的进水口设置在所述卧式反应器的下部和一侧，优选从下部和一侧的进水口同时进水，所述反应器的出水口设置在所述卧式反应器的上部，优选地，在反应周期内使含抗生素的废水在所述反应器内循环40～200次。
7.如权利要求1至5任一项所述的抗生素废水处理装置，其特征在于，所述水流循环装置还包括蠕动泵，含抗生素的废水通过所述蠕动泵循环送入所述反应器中。
8.一种抗生素废水处理方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述的抗生素废水处理装置对含抗生素的废水进行处理，优选地，在电量为1～10安培.小时/升，pH=3～10条件下将水体中的抗生素降解。
9.如权利要求8所述的抗生素废水处理方法，其特征在于，在含有抗生素的水体中加入氢氧化钠或稀盐酸以调节溶液pH为3～10。
10.如权利要求8或9所述的抗生素废水处理方法，其特征在于，在含有抗生素的水体中加入硫酸钠或氯化钠，所述硫酸钠或氯化钠加入水体的含量为1.5～5g/L。
说明书
一种抗生素废水的处理装置和处理方法
技术领域
本发明涉及废水的处理，特别是涉及一种抗生素废水的处理装置和处 理方法。
背景技术
药物及个人护理品(PPCPs)主要包括各种处方药和非处方药(如抗 生素、消炎止痛药、胆固醇等)，和各种护肤品及化妆品、香料、个人卫生 用品等，以及这些产品的代谢产物。在众多PPCPs中，抗生素普遍应用在 医药、畜牧和水产养殖中，而且残留的抗生素可通过环境水体、植物、土 壤、食物链等极大地威胁着生态环境特别是水体的生态安全以及潜在的人 体健康。传统的污水处理工艺主要以降低BOD和脱氮除磷为主要目标而 设计的，对于新型污染物PPCPs并没有有效的去除作用。近年来，抗生素 等PPCPs污染物在国内外的污水处理厂出水中频频被检出。许多污水处理 厂也没有专门针对抗生素废水处理的方法，导致这些污染物无法被有效的 去除。因此，抗生素废水处理的工艺及方法已成为一个重要课题。
当前抗生素废水的处理方法主要有混凝法、吸附法、生物法、化学氧 化法、膜分离法等。混凝法可以用来处理分子量大和非极性的抗生素类污 染物，但对分子量小的和极性较强的抗生素类污染物几乎没什么去除效果， 一般用作抗生素废水的预处理。吸附法是常见的抗生素废水处理方法特别 是活性炭吸附，具有吸附材料易得、反应成本低等优点，但吸附法只是实 现了污染物的转移并不能矿化污染物，污染物的风险仍然存在。生物法主要指好氧加厌氧的处理方法，由于废水中含有大量的生物毒性物质，只依 靠生化法处理，效果并不稳定，占地面积较大且周期较久。化学氧化法包 括光催化氧化、臭氧氧化法等。光催化氧化法利用光激发催化剂产生羟基 自由基来处理抗生素废水，但其必须要在光照条件下进行，局限性较大， 且催化剂容易流失不易二次使用，成本也较高。臭氧氧化对各种抗生素废 水具有相对较好的处理效果，但该技术受限于臭氧的低溶解度和低利用率， 而且臭氧氧化具有选择性，优先氧化带有不饱和键的有机物比如带苯环结 构的有机物等，然而，臭氧对于含有饱和键的一些高稳定性、难降解的有 机物的氧化效率很低，往往需要较高的臭氧浓度才可以较好的控制水体中 PPCPs的浓度，而过量的臭氧会残留在水中，会使水体中的溴离子变成溴 酸盐从而带来致癌风险。膜分离法特别是反渗透膜可以高效的截留抗生素 废水中的污染物，而且操作相对简单、占地面积小，但是反渗透膜起到的 是分离富集作用，产生的富含抗生素的浓水依然面临着如何处理的问题， 而且反渗透膜的价格昂贵、容易被污染且去除效果受目标污染物的理化性 质和膜的种类影响较大。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗生素废水的 处理装置和处理方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗生素废水处理装置，为电化学高级氧化装置，包括反应器、位 于所述反应器内的阴极和阳极、与所述阴极和所述阳极相连的直流电源以 及水流循环装置，所述反应器具有滚筒卧式槽体，所述阴极为横放在所述 滚筒卧式槽体内的多孔筒式阴极，所述阳极横放在所述多孔筒式阴极内， 所述阳极的一端与所述直流电源的正极相连，所述多孔筒式阴极与所述直 流电源的负极相连，所述水流循环装置连接所述滚筒卧式反应器的进水口和出水口，所述水流循环装置用于使含抗生素的废水在处理过程中不断经 过所述滚筒卧式反应器循环流动，与所述阴极和所述阳极充分接触发生电 化学高级氧化反应。
进一步地：
所述滚筒卧式槽体由有机玻璃PMMA材料制成，优选地，所述滚筒 卧式槽体的内径12-18cm，更优选15cm，所述滚筒卧式槽体高15-35cm， 更优选25cm。
所述阳极为微孔亚氧化钛Ti4O7陶瓷管，优选地，所述微孔亚氧化钛 Ti4O7陶瓷管的管径10-20mm，更优选15mm，所述微孔亚氧化钛Ti4O7陶 瓷管高10-30cm，更优选20cm。阳极采用亚氧化钛阳极陶瓷管，具有优秀 的耐腐蚀性能和电化学性能，活性强。
优选地，所述阴极为不锈钢多孔筒式阴极，优选地，所述多孔筒式阴 极的直径3～8cm，孔径3-6mm，更优选4mm。
所述阴极和所述阳极之间的间距为0.05～5cm。
所述阳极的一端固定在所述反应器一侧，优选直接焊接，另一端通过 钛丝与所述直流电源的正极相连;所述阴极的一端固定在所述反应器一侧， 另一端通过钛丝与所述直流电源的负极相连。
所述反应器的进水口设置在所述滚筒卧式槽体的下部和一侧，优选从 下部和一侧的进水口同时进水，所述反应器的出水口设置在所述滚筒卧式 槽体的上部，优选地，在反应周期内使含抗生素的废水在所述反应器内循 环40～200次。
所述水流循环装置还包括蠕动泵，含抗生素的废水通过所述蠕动泵循 环送入所述反应器中。
一种抗生素废水处理方法，采用所述的抗生素废水处理装置对含抗生 素的废水进行处理，优选地，在电量为1～10安培.小时/升，pH=3～10条件 下将水体中的抗生素降解。
进一步地：
在含有抗生素的水体中加入氢氧化钠或稀盐酸以调节溶液pH为3～10。
在含有抗生素的水体中加入硫酸钠或氯化钠，所述硫酸钠或氯化钠加 入水体的含量为1.5～5g/L。
本发明具有如下有益效果：
本发明实施电化学高级氧化反应的抗生素废水处理装置降解效果好， 传质效率高，可连续工作，能耗低，成本低。本发明的设备体积小、占地 面积小、操作较为简单，并且所要控制的两大主要因素为电流和电压，易 于自动控制，管理方便。本发明的装置和方法具有多重功能，可用于毒物 转化、悬浮或胶体体系的相分离，便于综合治理，本发明也可以与其他处 理方式相耦合，增强整个体系的处理效果。优选的方案能够获得更多的优 点，例如，较佳地，本发明在电化学处理抗生素废水时加入少量电解质， 如硫酸钠，钠离子可以增强溶液的导电性，在电化学体系下，硫酸根离子 可能被电化学高级氧化成为硫酸根自由基，可以辅助电化学方法去除抗生 素类污染物。较佳地，本发明采用微孔亚氧化钛Ti4O7陶瓷管为阳极，具 有优秀的耐腐蚀性能和电化学性能，不易失活，使用寿命长。本发明在污水处理行业值得推广和应用，尤其适用于生活污水处理、垃圾渗滤液处理、 厕所人体粪便尿液废水处理、印染废水处理、石油化工废水处理、煤化工 废水处理和生物医药废水处理等。
