羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的方法和装置制造方法及图纸

羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的方法和装置，涉及喹诺酮类抗生素。装置设有羟基自由基产生设备、·OH氧化降解抗生素反应器、氯消毒单元、絮凝池、澄清池、恒压过滤池、清水池、TRO在线检测仪、机械泵、水流量计、电磁阀、单元出水阀和次氯酸钠存储罐；所述羟基自由基产生设备设有大气压强电离放电氧等离子体集成源、分区激励式高频高压电源、文丘里气液混溶器、增压泵、减压缓冲器、袋式过滤器和冷却水循环设备。设备处理量可达300～500m3/h，操作简单，运行成本低，占地面积小。能够高效、安全的矿化水体中抗生素等有机污染物，为高级氧化技术的工程化应用提供了实用性设备。

Method and device for degradation of mineralized quinolone antibiotics by hydroxyl radicals

A method and device for the degradation of mineralized quinolone antibiotics by hydroxyl radicals is related to quinolones. The device is equipped with a hydroxyl radical generating device,.OH oxidation degradation antibiotic reactor, chlorine disinfection unit, flocculation tank, clarification tank, constant pressure filter tank, clear water tank, TRO on-line detector, mechanical pump, water flowmeter, solenoid valve, unit effluent valve and sodium hypochlorite storage tank; the hydroxyl radical generating device is equipped with an atmosphere. Pressure ionization discharge oxygen plasma integrated source, zonal excitation high-frequency high-voltage power supply, Venturi gas-liquid mixer, booster pump, pressure reducing buffer, bag filter and cooling water circulation equipment. The processing capacity of the equipment can reach 300 ~ 500m3/h, with simple operation, low running cost and small floor area. Organic pollutants such as antibiotics in mineralized water with high efficiency and safety provide practical equipment for the engineering application of advanced oxidation technology.

【技术实现步骤摘要】
羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的方法和装置
本专利技术涉及喹诺酮类抗生素，尤其是涉及羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的方法和装置。
技术介绍
抗生素自20世纪被发现以来为人类传染病的防治和动物养殖中饲料转化率的提高作出了重要的贡献。然而，超过50％的抗生素在使用过程中都以完整结构排出体外，并通过施肥、排放和渗滤等方式重新进入水体环境中。不同水环境包括废水、表层水、地下水、甚至饮用水中均有检出浓度为ng/L至μg/L抗生素的报道。水体中残留的抗生素可能导致大量具有耐药性的细菌出现，且在水环境中通过生物转换释放出的代谢产物可能具有更强的毒性，严重威胁了人类健康和生态环境。氟喹诺酮类抗生素是世界上使用频率第2高的抗生素，其能和细菌DNA上的旋转酶结合从而抑制细菌的繁殖，广泛使用于尿道感染及胆道感染的治疗。喹诺酮类抗生素每年在环境中的排放量高达4400万千克，导致水体中喹诺酮类抗生素普遍检出量为30～50ng/L(K.He,A.D.Soares,H.Adejumo,M.McDiarmid,K.Squibb,L.Blaney,Detectionofawidevarietyofhumanandveterinaryfluoroquinoloneantibioticsinmunicipalwastewaterandwastewater-impactedsurfacewater,J.Pharm.Biomed.Anal.106(2015)136–143.)。水环境中大量喹诺酮类抗生素的检出意味着常规水处理方法如混凝-沉淀、紫外消毒、微滤等方法并不能有效将其从水体移除，因此，亟需建立一种能够有效处理水体中抗生素的新方法。目前已报道的对于流域中抗生素的处理方法主要有物理法、化学法和生物法。物理法主要是利用吸附膜和过滤的方式来去除水体中的抗生素。Vieno等研究了Fe2(SO4)3对诺氟沙星的吸附效果(Vieno,N.M.,Hrkki,H.,Tuhkanen,T.,Kronberg,L.,2007.Occurrenceofpharmaceuticalsinriverwaterandtheireliminationinapilot-scaledrinkingwatertreatmentplant.Environ.Sci.Technol.41,5077～5084.)，研究结果表明，混凝剂对抗生素的移除率只有10％左右。陈樑公开了(公开号CN106277166A)一种利用改性生物炭去除养殖废水中抗生素的方法，该方法需要在恒温条件下振荡5～20h，反应时间长，处理量小。方战强公开了(公开号CN106622118A)一种盐酸改性沸石负载铈的材料用于诺氟沙星的降解，该方法需要在70℃的水浴2～5h，在实际应用中较难实现。化学法主要通过化学试剂的投加来降解水体中的抗生素。于洁等公开了(公开号CN106915885A)一种使用颗粒状的水钠锰矿氧化降解水体中喹诺酮类抗生素的方法，该方法中热水解反应需要在40～90℃的水环境中进行，限值了其在工程化上的应用。公开号为CN105502776A的专利使用UV/H2O2方法去除水中的抗生素，该方法需加入大量过硫酸盐进行预处理，再进行两次照射，且需对处理水样的pH进行调节，处理时间长。生物法主要通过藻类和菌类的代谢产物来降解水体中的抗生素。张军伟等公开了(公开号CN103896363A)一种利用淡水藻产生的活性氧来降解水体中诺氟沙星的方法，该方法对水体pH和温度有严格的限值。魏东斌公开了(公开号CN102276101A)一种去除喹诺酮类抗生素废水的生化处理反应器，通过厌氧反应器的水解酸化菌将该类污染物分解为小分子化合物，再通过好氧反应器内的微生物将其降解，反应24h后的去除率只有70％～75％。综合分析以上的水中抗生素处理方法发现：物理法通常需要在高温水浴中进行，处理量小，对抗生素的去除率低。化学法虽然去除率较高，但往往需要投加高浓度的化学试剂，对反应水体的pH等条件有一定的要求，且易造成二次污染，难以大规模应用。生物法中生物菌剂的制备过程复杂，反应周期长，且对抗生素的去除率低。因此，如何快速矿化流域中抗生素，且不产生二次污染残留，对保护人类身体健康及生态环境安全具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的装置。本专利技术的另一目的在于提供羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的方法。所述羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的装置设有羟基自由基产生设备、·OH氧化降解抗生素反应器、氯消毒单元、絮凝池、澄清池、恒压过滤池、清水池、第1TRO在线检测仪、第2TRO在线检测仪、第3TRO在线检测仪、第4TRO在线检测仪、第1机械泵、第2机械泵、第3机械泵、第4机械泵、第5机械泵、第1水流量计、第2水流量计、第3水流量计、第4水流量计、第1电磁阀、第2电磁阀、第3电磁阀、第4电磁阀、第5电磁阀、第6电磁阀、第7电磁阀、第8电磁阀、第9电磁阀、第10电磁阀、第1单元出水阀、第2单元出水阀、第3单元出水阀、第4单元出水阀和次氯酸钠存储罐；所述羟基自由基产生设备设有大气压强电离放电氧等离子体集成源、分区激励式高频高压电源、文丘里气液混溶器、增压泵、减压缓冲器、袋式过滤器和冷却水循环设备；所述羟基自由基氧化降解抗生素反应单元设有5个负压射流器并联，羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的主进水口连接输水主管路，羟基自由基氧化降解抗生素反应单元侧进水口连接高浓度羟基自由基产生设备出水口，选择开启3～5个射流器可处理300～500m3/h的抗生素溶液，用于高浓度羟基自由基溶液与被处理水的高效液液混溶。所述氯消毒单元设有次氯酸钠储存罐、第8电磁阀、第5机械泵、第4水流量计及第4TRO在线检测仪，氯消毒单元用于灭活水中的细菌、病毒、原生动物，控制输配水过程中微生物的再生长以及抑制管壁生物膜生长；待处理源水连接主管路第1机械泵的入水口，在待处理源水和第1机械泵间设有第1电磁阀，第1机械泵的出水口连接第1水流量计入水口，第1机械泵和第1流量计间设有第1单元出水阀，第1水流量计出水口连接絮凝池入水口，絮凝池出水口连接澄清池入水口，絮凝池与澄清池间设有第2电磁阀，澄清池出水口连接第2机械泵入水口，澄清池出水口与第2机械泵入水口间设有第2单元出水阀和第3电磁阀。第2机械泵出水口连接恒压过滤池入水口，恒压过滤池出水口设有第3单元出水阀；所述恒压过滤池出水口分为两路，一路连接支管路上第3机械泵的入水口，恒压过滤池出水口和第3机械泵入水口间设有第4电磁阀，第3机械泵出水口连接第2水流量计入水口，第2水流量计出水口连接羟基自由基产生设备中文丘里气液混溶器的入水口，文丘里气液混溶器的出水口连接羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的支入水口，文丘里气液混溶器出水口与羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的支入水口间设有第1TRO在线检测仪；恒压过滤池出水口另一路连接主管路上第4机械泵的入水口，恒压过滤池出水口与第4机械泵入水口间设有第5电磁阀，第4机械泵出水口连接第3水流量计入水口；所述第3水流量计出水口分为两路，一路连接羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的主入水口，第3水流量计与羟基自由基氧化降解抗生素反应单元间设有第6电磁阀，羟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的装置，其特征在于设有羟基自由基产生设备、·OH氧化降解抗生素反应器、氯消毒单元、絮凝池、澄清池、恒压过滤池、清水池、第1TRO在线检测仪、第2TRO在线检测仪、第3TRO在线检测仪、第4TRO在线检测仪、第1机械泵、第2机械泵、第3机械泵、第4机械泵、第5机械泵、第1水流量计、第2水流量计、第3水流量计、第4水流量计、第1电磁阀、第2电磁阀、第3电磁阀、第4电磁阀、第5电磁阀、第6电磁阀、第7电磁阀、第8电磁阀、第9电磁阀、第10电磁阀、第1单元出水阀、第2单元出水阀、第3单元出水阀、第4单元出水阀和次氯酸钠存储罐；所述羟基自由基产生设备设有大气压强电离放电氧等离子体集成源、分区激励式高频高压电源、文丘里气液混溶器、增压泵、减压缓冲器、袋式过滤器和冷却水循环设备；所述羟基自由基氧化降解抗生素反应单元设有5个负压射流器并联，羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的主进水口连接输水主管路，羟基自由基氧化降解抗生素反应单元侧进水口连接高浓度羟基自由基产生设备出水口；所述氯消毒单元设有次氯酸钠储存罐、第8电磁阀、第5机械泵、第4水流量计及第4TRO在线检测仪，氯消毒单元用于灭活水中的细菌、病毒、原生动物，控制输配水过程中微生物的再生长以及抑制管壁生物膜生长；待处理源水连接主管路第1机械泵的入水口，在待处理源水和第1机械泵间设有第1电磁阀，第1机械泵的出水口连接第1水流量计入水口，第1机械泵和第1流量计之间设有第1单元出水阀，第1水流量计出水口连接絮凝池入水口，絮凝池出水口连接澄清池入水口，絮凝池与澄清池间设有第2电磁阀，澄清池出水口连接第2机械泵入水口，澄清池出水口与第2机械泵入水口间设有第2单元出水阀和第3电磁阀，第2机械泵出水口连接恒压过滤池入水口，恒压过滤池出水口设有第3单元出水阀；所述恒压过滤池出水口分为两路，一路连接支管路上第3机械泵的入水口，恒压过滤池出水口和第3机械泵入水口之间设有第4电磁阀，第3机械泵出水口连接第2水流量计入水口，第2水流量计出水口连接羟基自由基产生设备中文丘里气液混溶器的入水口，文丘里气液混溶器的出水口连接羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的支入水口，文丘里气液混溶器出水口与羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的支入水口间设有第1TRO在线检测仪；恒压过滤池出水口另一路连接主管路上第4机械泵的入水口，恒压过滤池出水口与第4机械泵入水口间设有第5电磁阀，第4机械泵出水口连接第3水流量计入水口；所述第3水流量计出水口分为两路，一路连接羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的主入水口，第3水流量计与羟基自由基氧化降解抗生素反应单元间设有第6电磁阀，羟基自由基氧化降解抗生素反应单元间出水口连接清水池入水口，羟基自由基氧化降解抗生素反应单元出水口与清水池间设有第2TRO在线检测仪；第3水流量计出水口的另一路连接氯消毒单元入水口，第3水流量计出水口与氯消毒单元入水口间设有第7电磁阀，氯消毒单元出水口连接清水池入水口，氯消毒单元出水口和清水池入水口间设有第3TRO在线检测仪；所述清水池出水口设有第4单元出水阀，清水池出水口分为两路，一路连接外排管道或供水管网；另一路连接后续深度处理工艺入水口。...

【技术特征摘要】
1.羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的装置，其特征在于设有羟基自由基产生设备、·OH氧化降解抗生素反应器、氯消毒单元、絮凝池、澄清池、恒压过滤池、清水池、第1TRO在线检测仪、第2TRO在线检测仪、第3TRO在线检测仪、第4TRO在线检测仪、第1机械泵、第2机械泵、第3机械泵、第4机械泵、第5机械泵、第1水流量计、第2水流量计、第3水流量计、第4水流量计、第1电磁阀、第2电磁阀、第3电磁阀、第4电磁阀、第5电磁阀、第6电磁阀、第7电磁阀、第8电磁阀、第9电磁阀、第10电磁阀、第1单元出水阀、第2单元出水阀、第3单元出水阀、第4单元出水阀和次氯酸钠存储罐；所述羟基自由基产生设备设有大气压强电离放电氧等离子体集成源、分区激励式高频高压电源、文丘里气液混溶器、增压泵、减压缓冲器、袋式过滤器和冷却水循环设备；所述羟基自由基氧化降解抗生素反应单元设有5个负压射流器并联，羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的主进水口连接输水主管路，羟基自由基氧化降解抗生素反应单元侧进水口连接高浓度羟基自由基产生设备出水口；所述氯消毒单元设有次氯酸钠储存罐、第8电磁阀、第5机械泵、第4水流量计及第4TRO在线检测仪，氯消毒单元用于灭活水中的细菌、病毒、原生动物，控制输配水过程中微生物的再生长以及抑制管壁生物膜生长；待处理源水连接主管路第1机械泵的入水口，在待处理源水和第1机械泵间设有第1电磁阀，第1机械泵的出水口连接第1水流量计入水口，第1机械泵和第1流量计之间设有第1单元出水阀，第1水流量计出水口连接絮凝池入水口，絮凝池出水口连接澄清池入水口，絮凝池与澄清池间设有第2电磁阀，澄清池出水口连接第2机械泵入水口，澄清池出水口与第2机械泵入水口间设有第2单元出水阀和第3电磁阀，第2机械泵出水口连接恒压过滤池入水口，恒压过滤池出水口设有第3单元出水阀；所述恒压过滤池出水口分为两路，一路连接支管路上第3机械泵的入水口，恒压过滤池出水口和第3机械泵入水口之间设有第4电磁阀，第3机械泵出水口连接第2水流量计入水口，第2水流量计出水口连接羟基自由基产生设备中文丘里气液混溶器的入水口，文丘里气液混溶器的出水口连接羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的支入水口，文丘里气液混溶器出水口与羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的支入水口间设有第1TRO在线检测仪；恒压过滤池出水口另一路连接主管路上第4机械泵的入水口，恒压过滤池出水口与第4机械泵入水口间设有第5电磁阀，第4机械泵出水口连接第3水流量计入水口；所述第3水流量计出水口分为两路，一路连接羟基自由基氧化降解抗生素反应单元的主入水口，第3水流量计与羟基自由基氧化降解抗生素反应单元间设有第6电磁阀，羟基自由基氧化降解抗生素反应单元间出水口连接清水池入水口，羟基自由基氧化降解抗生素反应单元出水口与清水池间设有第2TRO在线检测仪；第3水流量计出水口的另一路连接氯消毒单元入水口，第3水流量计出水口与氯消毒单元入水口间设有第7电磁阀，氯消毒单元出水口连接清水池入水口，氯消毒单元出水口和清水池入水口间设有第3TRO在线检测仪；所述清水池出水口设有第4单元出水阀，清水池出水口分为两路，一路连接外排管道或供水管网；另一路连接后续深度处理工艺入水口。2.羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于采用如权利要求1所述羟基自由基降解矿化喹诺酮类抗生素的装置，所述方法包括以下步骤：1)打开第1电磁阀，开启第1机械泵，使用第1单元出水阀取样，对原水中的COD、浊度、pH等水质参数及抗生素浓度进行检测，当原水中检测到喹诺酮类抗生素时，将开启羟基自由基产生设备和羟基自由基氧化降解抗生素反应单元；当原水中未检测到喹诺酮类抗生素时，关闭羟基自由基产生设备和羟基自由基氧化降解抗生素反应单元，开启氯消毒单元，通过第1水流量计控制水流量，将待处理的原水泵入絮凝池，通过混凝反应去除水体中的杂质；2)打开第2电磁阀，絮凝池出水通过重力沉降作用进入澄清池，絮凝池中生成的矾花在澄清池中进行沉降，澄清池中颗粒沉降速度和水平流速两者之比为(20～40)︰1，澄清池出水由第2单元出水阀采样检测，水体浑浊度控制在3.0NTU以内；3)打开第3电磁阀，开启第2机械泵，将通过絮凝池和澄清池后的待处理水泵入恒压过滤池进行过滤，恒压过滤池中的多孔介质能够将水中的固体颗粒进行筛分和截留，去除水中的悬浮物质和胶体，恒压过滤池出水由第3单元出水阀采样检测，水体浑浊度控制在0.3NTU以内；4)当步骤1)中检测结果显示水源水含有喹诺酮类抗生素时，启动羟基自由基产生设备和羟基自由基氧化降解抗生素反应单元；5)打开氧气瓶阀门，氧气通过干燥器和质量流量控制器，进入大气压强电离放电氧等离子体集成源；分区激励式高频高压电源，在极窄放电间隙中形成大气压强电离放电，将氧气电离离解生成高...

【专利技术属性】
技术研发人员：白敏冬，余忆玄，张芝涛，黄凌风，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35