一种上流式填充床催化过硫酸盐降解抗生素的反应器及方法技术

本发明专利技术公开了一种上流式填充床催化过硫酸盐降解抗生素的反应器与方法。所述反应器主要由储液罐、反应管腔、蠕动泵、搅拌器、封盖，止水阀等组成；储液罐作为混合区用于抗生素废水和过硫酸盐的混合，搅拌器持续工作搅匀混合液；然后通过蠕动泵将混合液注入反应管腔中实现抗生素降解；处理后的抗生素废水流入混合区中，再次被泵入反应区进行循环降解，实现抗生素废水连续稳定处理。本发明专利技术采用上述连续流反应器催化过硫酸盐氧化降解抗生素，操作方便、能耗低，避免了粉末催化剂团聚、回收过程不便及回收过程中的催化剂的损失等问题，解决了间歇式反应器抗生素废水处理中无法连续稳定运行的问题，加快过硫酸盐高级氧化工艺在废水处理中的实际。理中的实际。

【技术实现步骤摘要】
一种上流式填充床催化过硫酸盐降解抗生素的反应器及方法


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种处理抗生素废水的上流式填充床反应器及方法。

技术介绍

[0002]目前，在地下水系统和土壤中可以检测出大量的抗生素，对生态系统和人类危害极大。许多处理工艺如生物降解、物理和化学吸附以及光催化等已经应用于水体中抗生素处理，使得有害抗生素从自然环境中去除或降解到安全水平。然而，在实际应用中成本和处理效率有待进一步改善。因此，亟需提出一种具有更高效率和更低成本的抗生素废水处理方法。
[0003]高级氧化工艺(AOPs)作为处理废水的有效方法具有效率高、操作方便等特点，PMS是AOPs中用于产生活性物质的有效氧化剂，由于其无毒、稳定性高、成本低、易溶于水等特性而受到越来越多的关注。然而，目前利用间歇式系统通过基于过以硫酸盐高级氧化(PMS
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AOP)工艺处理抗生素废水限制了PMS
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AOP的实际应用，如何实现抗生素废水持续稳定处理成为当前亟需解决的问题。已有研究表明，在柱式反应器中通过催化剂珠粒球体活化过硫酸盐氧化降解有机污染物显示出较高的废水处理效率。然而，通过将催化剂造粒设计的催化剂固定床反应器中存在催化剂用量大的问题。此外，连续流过硫酸盐氧化工艺中粉体催化剂如何固定避免损失进而循环利用仍然需要进一步探究。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种上流式填充床催化过硫酸盐降解抗生素污染物的反应器及方法。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]反应器为连续流反应器。
[0007]一种上流式填充床催化过硫酸盐降解抗生素的反应器，其特征在于：反应器包括混合区(1)、反应区(2)、蠕动泵(3)、搅拌器(4)、氧化剂入口(5)、废水入口(6)、石英棉(7)、负载粉末催化剂(8)、反应区进水管(9)、反应区出水管(10)、出水口(11)。
[0008]混合区中设有氧化剂入口(5)、废水入口(6)、搅拌装置(4)和出水口(11)，并且混合区(1)通过进水蠕动泵(3)与反应区(2)连接，反应区(2)为圆柱形填充柱，填充柱内充满石英棉(7)，粉末催化剂(8)均匀负载于石英棉上，反应区出口(10)与混合区通过硅胶管连接，整个装置形成循环结构。
[0009]应用上述反应器的方法，包括以下步骤：
[0010](1)将预定量的过硫酸盐和抗生素废水引入混合区，利用搅拌器将溶液混合均匀，得到混合溶液；
[0011](2)取少量混合区的溶液与定量的RSDBC13混合，将石英棉浸没于上述溶液中，使得催化剂均匀附着在石英棉上，将负载有RSDBC13的石英棉填充在反应区中，形成填充床；
[0012](3)通过蠕动泵控制混合溶液以预定的流速流入反应区，催化剂活化过硫酸盐氧化降解抗生素；
[0013](4)反应区中处理后的混合溶液进入混合区，混合溶液继续被蠕动泵泵入反应区循环降解。
[0014](5)定时打开止水阀，将达标抗生素废水排出。
[0015]作为优选，本专利技术提供应用上述反应器的方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
[0016]所述步骤(1)中，抗生素的浓度为5～25mg/L；所加过硫酸盐浓度为0.5～5.0mmol/L，过硫酸盐为PMS和PDS，所述PMS为KHSO5或NaHSO5，所述PDS为Na2S2O8或K2S2O8。
[0017]所述步骤(2)中，最终反应区中RSDBC13的浓度为0.2～2.0g/L；石英棉的质量为5.0～10.0g。
[0018]所述步骤(3)中混合溶液泵入反应区的流速为0.3～4.5mL/min。
[0019]所述步骤(4)中所述混合溶液循环时间为0～2.5h。
[0020]基于上述技术方案可知，本专利技术的一种上流式填充床催化过硫酸盐降解抗生素污染物的反应器与方法相比现有技术具备有益效果：
[0021](1)本专利技术利用上流式填充床反应器实现了抗生素废水连续稳定处理，操作方便、能耗低，为过硫酸盐高级氧化工艺在实际应用中提供新趋势。
[0022](2)本专利技术利用上流式填充床反应器通过石英棉载体实现了粉末催化剂在填充柱中的固定及循环使用，避免了粉末催化剂团聚、回收过程不便及回收过程中的催化剂的损失等问题，加快过硫酸盐高级氧化工艺在废水处理中的实际应用；
[0023](3)相对于通过催化剂造粒设计的催化剂固定床反应器，本专利技术使用较少的催化剂，并且反应器连续循环运行1h后，磺胺甲恶唑(SMX)的去除率可达80％以上。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的装置结构示意图；
[0025]图中：1—混合区；2—反应区、3—蠕动泵；4—搅拌器；5—氧化剂入口；6—废水入口；7—石英棉；8—负载粉末催化剂；9—反应区进水管；10—反应区出水管；11—出水口。
[0026]图2为不同氧化剂浓度下(实例一、实例二和实例三)反应器循环运行1.0h后SMX的去除率对比图；
[0027]图3为不同催化剂浓度(实例一、实例四和实例五中)下反应器循环运行1.0h后SMX的去除率对比图。
[0028]图4为不同流速下(实例一、实例六)反应器循环运行1.0h后SMX的去除率对比图；
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0030]本专利技术公开的反应器如图1所示，反应器包括混合区(1)、反应区(2)、蠕动泵(3)、搅拌器(4)、氧化剂入口(5)、废水入口(6)、石英棉(7)、负载粉末催化剂(8)、反应区进水管(9)、反应区出水管(10)、出水口(11)。
[0031]混合区中设有氧化剂入口(5)、废水入口(6)、搅拌装置(4)和出水口(11)，并且混合区(1)通过进水蠕动泵(3)与反应区(2)连接，反应区(2)为圆柱形填充柱，填充柱内充满石英棉(7)，粉末催化剂(8)均匀负载于石英棉上，反应区出口(10)与混合区通过硅胶管连接，整个装置形成循环结构。
[0032]所述的反应器为连续流反应器。
[0033]本专利技术应用上述装置的方法，包括以下步骤：
[0034](1)将预定量的过硫酸盐和抗生素废水引入混合区，利用搅拌器将溶液混合均匀，得到混合溶液；
[0035](2)取少量混合区的溶液与定量的RSDBC13混合，将石英棉浸没于上述溶液中，使得催化剂均匀附着在石英棉上，将负载有RSDBC13的石英棉填充在反应区中，形成填充床；
[0036](3)通过蠕动泵控制混合溶液以预定的流速流入反应区，催化剂活化过硫酸盐氧化降解抗生素；
[0037](4)反应区中处理后的混合溶液进入混合区，混合溶液继续被蠕动泵泵入反应区循环降解。
[0038](5)定时打开止水阀，将达标抗生素废水排出。
[0039]在本专利技术的一些实施例中，抗生素的浓度为5～25本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上流式填充床催化过硫酸盐降解抗生素的反应器，其特征在于：反应器包括混合区(1)、反应区(2)、蠕动泵(3)、搅拌器(4)、氧化剂入口(5)、废水入口(6)、石英棉(7)、负载粉末催化剂(8)、反应区进水管(9)、反应区出水管(10)、出水口(11)。混合区中设有氧化剂入口(5)、废水入口(6)、搅拌装置(4)和出水口(11)，并且混合区(1)通过进水蠕动泵(3)与反应区(2)连接，反应区(2)为圆柱形填充柱，填充柱内充满石英棉(7)，粉末催化剂(8)均匀负载于石英棉上，反应区出口(10)与混合区通过硅胶管连接，整个装置形成循环结构。2.一种如权利要求1所述的应用上流式填充床催化过硫酸盐降解抗生素的反应器的方法，包括以下步骤：(1)将预定量的过硫酸盐和抗生素废水引入混合区，利用搅拌器将溶液混合均匀，得到混合溶液；(2)取少量混合区的溶液与定量的污泥
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赤泥复配生物炭催化剂(RSDBC13)混合，将石英棉浸没于上述溶液中，使得催化剂均匀附着在石英棉上，将负载有RSDBC13的石英棉填充在反应区中，形成填充床；(3)通过蠕动泵控制混合溶液以预定的流速流入...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，梁澜，陈冠益，候立安，颜蓓蓓，孙建周，甄志禄，刘永奇，詹林山，邵增会，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：