一种电催化感应电芬顿-膜集成处理含抗生素废水的方法技术

本发明专利技术提供一种电催化感应电芬顿-膜集成处理含抗生素废水的方法。包括以下步骤：含抗生素废水和药液分别通过进水装置和加药装置进入混合装置得到混合废水；所述混合废水连续流入折流式沉淀区进行沉淀处理，得到沉淀后废水；调节所述沉淀后废水为酸性，得到酸性废水；所述酸性废水溢流进入折流式电化学反应区；在所述酸性废水的源头处投加H2O2；以形稳阳极为阳极，以不锈钢、石墨或碳纤维电极为阴极，含铁电极为感应电极，对所述投加H2O2的酸性废水通直流电进行处理；废水依次通过折流式电化学反应池各反应单元得到氧化废水；所述电化学单元处理均持续曝气；所述的氧化废水溢流进入浸没式膜分离区；所述膜分离处理在持续曝气条件下进行。进行。进行。

【技术实现步骤摘要】
一种电催化感应电芬顿-膜集成处理含抗生素废水的方法


[0001]本专利技术涉及一种废水处理方法，特别是涉及一种电催化感应电芬顿-膜集成处理含抗生素废水的方法。

技术介绍

[0002]由于抗生素与人类的生活息息相关，随着研究方法和检测技术的不断改进完善，越来越多的国家和地区在水环境中检测出抗生素，且检测出的抗生素种类越来越多，浓度也有升高的趋势。由于抗生素组分均具有较强的生物活性、旋光性及极性，在地表水、饮用水、城市污水、土壤和污泥中均能监测到抗生素的存在。虽然抗生素的半衰期不是很长，但是由于个人和畜牧业大量地使用，使得抗生素形成假性持续性现象。虽然目前环境中抗生素的含量非常低，但是由于其具有较强的持久性、生物活性、生物累积性和缓慢生物降解性等特点，使其长期暴露于人体和水生、陆生生物体，将给人类健康和生态环境带来潜在的危险。
[0003]高级氧化技术可用于污水处理厂出水的深度处理，能进一步降解抗生素，该技术能使水体中的大部分有机物几乎完全氧化，同时对不稳定的流量也可以有效适应，具有一定的抗冲击负荷能力，能有效地去除大多数抗生素。其中，臭氧氧化能显著提高某些抗生素的去除效果，但在实际工程中，获得较高抗生素去除率所需的臭氧投加量比较高，这使得工艺运行成本大幅升高。光催化氧化法是利用光的作用使有机物实现氧化的方法，操作简单、条件易控制、无二次污染。但是，该方法效果受光源影响较大，对抗生素处理效果不甚理想。电化学法属于催化氧化法的一种，是通过阴阳极直接氧化还原或者生成一些强氧化性的活性物质来实现有机物的降解的，具有处理效率高、操作简便、成本低和清洁友好等特点。电化学法可以产生较高活性羟基自由基，且羟基自由基与抗生素的反应速率常数约为109M-1
s-1
，能有效地提高抗生素的降解速率。
[0004]膜分离技术净水效果好、去除有机物完全等优点，现已成生产高品质再生水的有效途径。本专利技术以电化学技术为核心，将其与膜技术进行有机集成，利用电化学技术产生的
·
OH强化抗生素的去除，同时发挥膜技术对水质安全的保障作用，实现抗生素和常规污染物的同步去除，在高效去除抗生素的同时获取高品质的再生水。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了一种适用于抗生素废水的高效处理方法，该方法以电化学技术为核心，将其与膜技术进行集成，可以实现水体中抗生素和常规污染物的同步高效去除。
[0006]本专利技术包括以下步骤：
[0007](1)废水和药液分别通过进水装置和加药装置进入混合装置得到混合废水；
[0008](2)步骤(1)中所述混合废水连续流入折流式沉淀池进行沉淀处理，得到沉淀后废水。
[0009](3)调节步骤(2)得到的沉淀后废水为酸性，得到酸性废水；
[0010](4)所述步骤(3)中得到的酸性废水进入折流式电化学反应池；在所述酸性废水的源头处投加H2O2；以具备催化氧化能力的形稳阳极为阳极，以不锈钢、石墨或碳纤维电极为阴极，铁板为感应电极，对所述投加H2O2的酸性废水通直流电进行处理；废水依次通过折流式电化学反应池各反应单元得到氧化废水；所述电化学单元处理均持续曝气；
[0011](5)所述步骤(4)得到的氧化废水溢流进入浸没式膜分离池，所述膜分离处理在持续曝气条件下进行。
[0012]优选的所述步骤(1)～(5)可以分步在不同反应器或装置中运行，也可采用一体化设计在同一反应器中完成。
[0013]优选的，所述步骤(1)中加药装置采用的药液为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸铝铁、硫酸铝、氯化铁或氯化铝，投药量为20mg/L-1000mg/L；
[0014]优选的，所述步骤(2)中混合废水的流速为0.1～3.0m/s，连续处理的水力停留时间为10～60min。
[0015]优选的，所述步骤(3)中酸性废水pH值为2.5～4.5.
[0016]优选的，所述步骤(4)中酸性废水的源头处H2O2的投加量为50～200mg/L。
[0017]优选的，所述步骤(4)中酸性废水中的电流密度为20～200mA/cm2。
[0018]优选的，所述步骤(4)中曝气的气体为空气、氧气或臭氧。
[0019]优选的，所述步骤(4)中膜过滤形式为浸没式。
[0020]优选的，所述步骤(4)中膜组件为中空纤维膜或平板膜。
[0021]优选的，所述步骤(4)中膜可以为超滤膜或纳滤膜；材质为聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜、聚酰胺；截留分子量为100～2000道尔顿。
[0022]优选的，所述步骤(4)中膜跨膜压差为0.08～1.0MPa。
[0023]本专利技术对含抗生素废水首先进行混凝沉淀处理，可以去除水中部分悬浮物、胶体及大分子有机物，该步骤可以有效提高电化学单元的处理效率；调节沉淀后的废水pH为酸性，为芬顿反应提供酸性条件；酸性废水溢流进入折流式电化学反应池，通过在酸性废水的源头处投加H2O2，使酸性废水的上游H2O2在较高浓度水平，并且由于pH较低，感应出的Fe
2+
不易被氧化；形稳阳极由于具有高效催化氧化作用，可在其表面对水中有机物及抗生素类物质进行直接降解；感应阳极能够在电化学过程中直接生成Fe
2+
；感应出的Fe
2+
会迅速与H2O2反应产生
·
OH对有机物及水中抗生素进行无选择性地去除；阴极为石墨电极或者更为高效的碳纤维电极时，能够产生H2O2从而对体系中H2O2起到一定补充作用；随着废水流经反应池，H2O2不断消耗，在中后段感应电解出的Fe
2+
逐渐过量，此时形稳阳极的氧化作用和体系中的曝气作用将体系中的Fe
2+
氧化为Fe
3+
，提高了铁离子的电中和混凝能力，加之体系pH值升高，Fe
3+
与OH-形成具有网捕作用的Fe(OH)3沉淀，进一步强化有机物的去除并提高污泥沉降效率；经电化学单元沉降后的上清液直接通入浸没式膜分离单元，进一步去除水中有机物，保障水质安全。
[0024]本专利技术区别于其他专利的特点及优势在于：
[0025](1)将形稳阳极引入电芬顿系统，利用形稳阳极本身的催化氧化作用，将有机污染物和抗生素分子吸附在阳极表面，直接被氧化成小分子有机物甚至矿化为二氧化碳和无机物。
[0026](2)形稳阳极将体系中的Fe
2+
氧化为Fe
3+
，Fe
3+
与OH-形成具有显著絮凝作用的Fe(OH)3沉淀，强化污染物的去除，提高污泥沉降效率，避免了絮凝药剂的投加，减少污泥产量。
[0027](3)采用感应方式产生芬顿所需的Fe
2+
，与牺牲阳极方式相比，产生的Fe
2+
量较少，减少污泥产量。
[0028](4)该工艺将电芬顿过程、絮凝过程与膜分离过程耦合在同一反应池中进行，节省工程占地面积。
[0029]本专利技术具有处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种电催化感应电芬顿-膜集成处理含抗生素废水的方法，包括以下步骤：(1)废水和药液分别通过进水装置和加药装置进入混合装置得到混合废水；(2)步骤(1)中所述混合废水连续流入折流式沉淀区进行沉淀处理，得到沉淀后废水。(3)调节步骤(2)得到的沉淀后废水为酸性，得到酸性废水；(4)所述步骤(3)中得到的酸性废水溢流进入折流式电化学反应区；在所述酸性废水的源头处投加H2O2；以具备催化氧化能力的形稳阳极为阳极，以不锈钢、石墨或碳纤维电极为阴极，含铁电极为感应电极，对所述投加H2O2的酸性废水通直流电进行处理；废水依次通过折流式电化学反应池各反应单元得到氧化废水；所述电化学单元处理均持续曝气；(5)所述步骤(4)得到的氧化废水溢流进入浸没式膜分离区，所述膜分离处理在持续曝气条件下进行。2.根据权利要求1所述的方法，可以将步骤(1)～(5)分步在不同反应器或装置中处理，也可采用一体化设计在同一反应器中完成。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴月，张忠国，孙宇维，宫晨皓，何沛然，
申请(专利权)人：轻工业环境保护研究所，
类型：发明
国别省市：