一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置及該裝置的處理方法
【專(zhuān)利摘要】一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置及該裝置的處理方法，本發(fā)明涉及抗生素廢水的高級(jí)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(fā)明要解決傳統(tǒng)處理方法處理效率低，高級(jí)氧化處理抗生素后毒性增強(qiáng)的技術(shù)問(wèn)題。該裝置由臭氧發(fā)生器、直流電源、反應(yīng)池、陽(yáng)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(jìn)水口倒入反應(yīng)池中，開(kāi)啟磁熱力攪拌器，同時(shí)啟動(dòng)臭氧發(fā)生器和直流電源，處理抗生素廢水。本發(fā)明采用電化學(xué)聯(lián)合臭氧裝置及方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)于抗生素的快速去除，反應(yīng)在10min中實(shí)現(xiàn)了對(duì)阿莫西林的完全去除，同時(shí)對(duì)于總有機(jī)碳的去除也有了明顯的提升。本發(fā)明用于快速去除抗生素。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置及該裝置的處 理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及抗生素廢水的高級(jí)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(shù)】
[0002] 抗生素是由細(xì)菌、霉菌或其他微生物在生活過(guò)程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其他 生理活性的一類(lèi)次生代謝有機(jī)物。抗生素被長(zhǎng)期大量地用于人和動(dòng)物的疾病治療，在保障 人類(lèi)健康和促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展方面起到了重要作用。我國(guó)抗生素的使用量非常大，數(shù)據(jù)顯示 我國(guó)藥物處方中抗生素占 70%，與西方國(guó)家30%比例相比，我國(guó)抗生素濫用情況嚴(yán)重?？?生素被機(jī)體吸收后，少部分經(jīng)過(guò)羥基化、裂解和葡萄糖醛酸化等代謝反應(yīng)生成無(wú)活性的產(chǎn) 物，而超過(guò)90%的以原形通過(guò)糞便和尿液排到體外，進(jìn)入到水環(huán)境中。
[0003] 水環(huán)境污染與治理成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)話(huà)題，找到高效、經(jīng)濟(jì)、有針對(duì)性的處理 含抗生素廢水的對(duì)策是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此，今后在抗生素廢水治理中應(yīng)結(jié)合抗生素 廢水水質(zhì)水量變化的特點(diǎn)，積極研發(fā)針對(duì)性較強(qiáng)的抗生素廢水治理新技術(shù)、新工藝。這對(duì)實(shí) 現(xiàn)"十二五"規(guī)劃倡導(dǎo)的加快資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)意義重大。
[0004] 目前，國(guó)外抗生素的處理技術(shù)包括傳統(tǒng)的處理技術(shù)（生物處理，混凝，沉淀，過(guò) 濾），氧化技術(shù)（加氯，高級(jí)氧化，光解，半導(dǎo)體光催化，電化學(xué)），吸附技術(shù)，膜技術(shù)，以及各 技術(shù)聯(lián)合的應(yīng)用。污水處理廠(chǎng)和凈水處理廠(chǎng)采取的傳統(tǒng)處理技術(shù)如混凝，絮凝，沉淀和過(guò) 濾，無(wú)法有效的降解抗生素類(lèi)廢水，因此亟需開(kāi)發(fā)高效的處理技術(shù)。鑒于抗生素廢水難降解 的性質(zhì)，高級(jí)氧化技術(shù)被大量應(yīng)用于抗生素廢水降解的研究。在高級(jí)氧化技術(shù)中，臭氧和 Fenton氧化是最受關(guān)注的。臭氧氧化技術(shù)能夠有效的去除水中的抗生素，但是，礦化率低、 較長(zhǎng)的處理時(shí)間才能達(dá)到理想的處理效果，處理后的中間產(chǎn)物的毒性幾乎不變甚至毒性更 強(qiáng)，這也是臭氧氧化相關(guān)研究中面臨的主要問(wèn)題。與此同時(shí)，設(shè)備昂貴和運(yùn)行成本較高限制 了臭氧氧化技術(shù)的工程應(yīng)用。Fenton氧化技術(shù)是另外一種被廣泛研究的高級(jí)氧化技術(shù)，尤 其是Fenton與紫外照射聯(lián)合的光-芬頓技術(shù)應(yīng)用更為廣泛。Elmolla and Chaudhuri等利 用這種方式，實(shí)現(xiàn)了抗生素的完全降解，同時(shí)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(shù)在應(yīng)用中同樣存在難題，包括運(yùn)行中如果pH操作范圍控 制不好，容易產(chǎn)生氫氧化物沉淀，以及溶解性催化劑的回收問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決傳統(tǒng)處理方法處理效率低，高級(jí)氧化處理抗生素后毒性增強(qiáng)的技術(shù) 問(wèn)題，而提供一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)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(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置由臭氧發(fā)生器、直流電源、反應(yīng)池、陽(yáng) 極、陰極、曝氣頭、磁熱力攪拌器和溫度探頭組成；其中，臭氧發(fā)生器與曝氣頭通過(guò)管路連 通，陽(yáng)極與直流電源的正極連接，陰極與直流電源的負(fù)極連接，溫度探頭插入到反應(yīng)池內(nèi)的 抗生素廢水中，反應(yīng)池的頂端設(shè)有進(jìn)水口，反應(yīng)池位于磁熱力攪拌器上。
[0007] 上述一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置的處理方法，其特征在于具體是 按照以下步驟進(jìn)行的：
[0008] 將抗生素廢水由進(jìn)水口倒入反應(yīng)池中，開(kāi)啟磁熱力攪拌器，同時(shí)啟動(dòng)臭氧發(fā)生器 和直流電源，處理抗生素廢水。
[0009] 本發(fā)明裝置通過(guò)溫度探頭與磁熱力攪拌器實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用電化學(xué)聯(lián)合臭氧裝置及方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)于抗生素 的快速去除，反應(yīng)在l〇min中實(shí)現(xiàn)了對(duì)阿莫西林的完全去除，同時(shí)對(duì)于總有機(jī)碳（T0C)的去 除也有了明顯的提升，有效改善了單獨(dú)臭氧或者其他高級(jí)氧化技術(shù)中，礦化度較低的問(wèn)題， 是一種有效的抗生素處理方法。
[0011] 本發(fā)明用于快速去除抗生素。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置的示 意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】之 間的任意組合。

【具體實(shí)施方式】 [0014] 一：本實(shí)施方式一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置由臭氧 發(fā)生器1、直流電源2、反應(yīng)池4、陽(yáng)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(fā)生器1與曝氣頭7通過(guò)管路連通，陽(yáng)極5與直流電源2的正極連接，陰極6 與直流電源2的負(fù)極連接，溫度探頭8插入到反應(yīng)池4內(nèi)的抗生素廢水中，反應(yīng)池4的頂端 設(shè)有進(jìn)水口 9,反應(yīng)池4位于磁熱力攪拌器4上。

【具體實(shí)施方式】 [0015] 二：本實(shí)施方式與一不同的是：反應(yīng)池4池體尺寸：高 度為15cm，長(zhǎng)度為10cm，寬度為10cm。其它與一相同。

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

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

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

【具體實(shí)施方式】 [0019] 六：本實(shí)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(shí)施方式】 [0020] 七：一所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理 裝置的處理方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的：
[0021] 將抗生素廢水由進(jìn)水口 9倒入反應(yīng)池4中，開(kāi)啟磁熱力攪拌器4,同時(shí)啟動(dòng)臭氧發(fā) 生器1和直流電源2,處理抗生素廢水。
[0022]

【具體實(shí)施方式】八：本實(shí)施方式與【具體實(shí)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(shí)施方式】七相同。

【具體實(shí)施方式】 [0023] 九：本實(shí)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(shí)施方式】 [0024] 十：本實(shí)施方式與七不同的是：抗生素廢水倒入反應(yīng) 池4的方式為連續(xù)倒入或間歇倒入。其它與七相同。
[0025] 采用以下實(shí)施例和對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：
[0026] 實(shí)施例一：
[0027] 本實(shí)施例一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置由臭氧發(fā)生器1、直流電源 2、反應(yīng)池4、陽(yáng)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(fā)生器 1與曝氣頭7通過(guò)管路連通，陽(yáng)極5與直流電源2的正極連接，陰極6與直流電源2的負(fù)極 連接，溫度探頭8插入到反應(yīng)池4內(nèi)的抗生素廢水中，反應(yīng)池4的頂端設(shè)有進(jìn)水口 9,反應(yīng)池 4位于磁熱力攪拌器4上。
[0028] 本實(shí)施例所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置的處理方法，具體是 按照以下步驟進(jìn)行的：
[0029] 將抗生素廢水由進(jìn)水口 9倒入反應(yīng)池4中，開(kāi)啟磁熱力攪拌器4,同時(shí)啟動(dòng)臭氧發(fā) 生器1和直流電源2,處理抗生素廢水。
[0030] 本實(shí)施例中直流電源2的供電方式為恒流供電，控制電流為500mA ;鉬片作為陽(yáng)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(zhì)：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(shí)驗(yàn)的對(duì)比結(jié)果如下表：
[0032] 電催化聯(lián)合03與03氧化、電產(chǎn)生H20 2氧化對(duì)有機(jī)物的去除率比較
[0033] 時(shí)間/min |電化學(xué)+03/% |〇3/% |電化學(xué)/% 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(duì)于03氧化、電催化直接氧化，電催化聯(lián)合03氧化顯示了更優(yōu)異的降 解阿莫西林能力，去除速率有提升。
[0035] 電催化聯(lián)合03與03氧化、電化學(xué)氧化對(duì)有機(jī)物的礦化度比較
[0036] ^時(shí)間/min~| | 雄率./% _____電化學(xué)+〇3__〇3_ 電化學(xué) 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(duì)于03氧化、電化學(xué)氧化，電催化聯(lián)合03氧化顯示了更優(yōu)異的礦化能 力，礦化度有了明顯的提升。
【權(quán)利要求】
1. 一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置，其特征在于一種抗生素廢水的電化學(xué) 聯(lián)合臭氧處理裝置由臭氧發(fā)生器（1)、直流電源（2)、反應(yīng)池（4)、陽(yáng)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(fā)生器⑴與曝氣頭（7)通過(guò) 管路連通，陽(yáng)極（5)與直流電源（2)的正極連接，陰極（6)與直流電源（2)的負(fù)極連接，溫 度探頭（8)插入到反應(yīng)池（4)內(nèi)的抗生素廢水中，反應(yīng)池（4)的頂端設(shè)有進(jìn)水口（9)，反應(yīng) 池（4)位于磁熱力攪拌器（4)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置，其特征在于反 應(yīng)池（4)池體尺寸：高度為15cm，長(zhǎng)度為10cm，寬度為10cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置，其特征在于直 流電源⑵的供電方式為恒壓供電，控制電壓為0V?30V。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置，其特征在于直 流電源⑵的供電方式為恒流供電，控制電流為0A?5A。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置，其特征在于鉬 片作為陽(yáng)極（5);活性炭纖維氈作為陰極（6)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置，其特征在于活 性炭纖維毯的尺寸為6cmX8cm，鉬片的尺寸為2cmX3cm。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置的處理方法，其特 征在于具體是按照以下步驟進(jìn)行的： 將抗生素廢水由進(jìn)水口（9)倒入反應(yīng)池（4)中，開(kāi)啟磁熱力攪拌器（4)，同時(shí)啟動(dòng)臭氧 發(fā)生器（1)和直流電源（2)，處理抗生素廢水。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置的處理方法，其 特征在于抗生素廢水的處理濃度為50mg/L?500mg/L，pH為3?11。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置的處理方法，其 特征在于抗生素廢水的處理溫度為25°C?35°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種抗生素廢水的電化學(xué)聯(lián)合臭氧處理裝置的處理方法， 其特征在于抗生素廢水倒入反應(yīng)池（4)的方式為連續(xù)倒入或間歇倒入。
【文檔編號(hào)】C02F1/467GK104085963SQ201410336529
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】郭婉茜, 曹海歐, 周顯嬌, 杜鵑山, 銀仁莉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)