一种富集氧化去除污水中痕量抗生素的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种富集氧化去除污水中痕量抗生素的装置及方法，包括，将污水中抗生素吸附的吸附系统、将抗生素饱和的吸附剂与解吸剂混合的解吸系统、曝气酶解氧化抗生素浓缩液进而降解去除抗生素的酶解氧化系统和回收吸附剂的回收系统；吸附系统和解吸系统均内设电动搅拌设备。本发明专利技术采用吸附

【技术实现步骤摘要】
一种富集氧化去除污水中痕量抗生素的装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种抗生素去除领域，具体为一种富集氧化去除污水中痕量抗生素的装置及方法。

技术介绍

[0002]作为20世纪最重要的医学发现之一，抗生素已经成为应用最广泛的一类药物。抗生素可抑制或杀死细菌，同时，抗生素还长期添加于健康动物的饲料当中，用于预防疾病和促进动物生长。据统计，全球抗生素的使用量在近15年的时间内，增幅高达65％。抗生素在动物和人体内仅进行部分代谢，未代谢的部分则通过粪便和尿液排入到生态系统中。由于抗生素大多具有水溶性，在饮用水、地表水以及污水中经常被检出。抗生素的环境浓度一般为ng/L～μg/L，抗生素长期低浓度存在于环境中，是诱导环境细菌产生耐药性的主要因素之一。同时，抗生素残留通过食物链富集对人和动物健康产生潜在危害。作为一类环境新污染物，抗生素的去除已成为全球面临的环境污染问题，大部分污水处理厂在处理污水过程中并未考虑到抗生素类污染物的去除，并且常规的污水及饮用水处理工艺无法有效去除痕量抗生素，因此迫切需要开发一种运行简单、成本低、效率高的痕量抗生素处理技术。
[0003]环境中抗生素的处理方法多种多样，主要包括吸附法、高级氧化法、生物法等，但是用于痕量抗生素的去除方法很少。黄柱坚等人申请专利技术了一种同步吸附痕量抗生素和六价铬复合吸附剂(申请号CN201711418988.3)，实现了多种污染物的同步去除，但是吸附技术仅能截留抗生素而不能有效降解抗生素，需要引入其他处理方式进一步处理。祝建中等人申请专利技术了一种实验室小型微污染水污染物处理装置(授权号CN212954734U)，采用固定化微生物填料与吸附材料相结合，对低浓度废水进行处理，但是针对痕量污染物一次全过程处理的成本高，富集后处理可以明显减低成本。李萌等人申请专利技术了一种低浓度难降解化工废水处理方法及系统(申请号CN202010613594.9)，采用活性炭粉末和磁性铁粉吸附、多相催化氧化、生物吸附氧化联用处理废水，该方法主要对吸附剂上富集的污染物进行后续氧化，但是氧化可能会破坏吸附剂的结构，导致吸附剂难以重复利用。
[0004]为了克服上述技术的缺陷，本专利技术提出了一种富集氧化去除污水中痕量抗生素的方法，首先通过吸附剂将污水中痕量抗生素进行反复富集，直至饱和，再通过解吸剂将抗生素从吸附剂中解吸出来，形成高浓度抗生素废水，最后对高浓度抗生素废水进行酶催化氧化降解，并将吸附材料回收重复利用。基于该思路，设计一套结构合理，操作简便的实验装置，最终实现环境痕量抗生素经济高效的去除。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要的目的在于提供一种富集氧化去除污水中痕量抗生素的装置和方法，采用“先富集
‑
后降解”的抗生素去除新思路，通过“吸附
‑
解吸
‑
氧化”的串并联过程，将污水中大量低浓度的抗生素通过吸附材料富集，然后解吸富集成高浓度抗生素废水，最后进行高效的酶生物氧化降解去除，并设计一套结构合理，操作简便的装置实现该过程，旨在解决
抗生素在传统工艺下去除效率低、成本高的难题，弥补污水中痕量抗生素去除技术的空白。
[0006]本专利技术一方面提供了一种富集氧化去除污水中痕量抗生素的装置，包括吸附系统、解吸系统、回收系统和酶解氧化系统，具体为：
[0007]吸附系统，用于将污水中抗生素吸附到吸附试剂中，生成抗生素饱和的吸附剂和上清液；
[0008]解吸系统，用于将抗生素饱和的吸附剂与解吸试剂混合，生成抗生素浓缩液和可回收利用的吸附剂；
[0009]酶解氧化系统，用于酶解氧化抗生素浓缩液进而降解去除抗生素；
[0010]回收系统，用于回收解吸系统排出的吸附剂；
[0011]所述吸附系统和解吸系统均内设电动搅拌设备，所述氧化系统内设曝气设备；
[0012]所述吸附系统、解吸系统、回收系统并排设置，且依次通过管道和阀门连通，所述解吸系统的出水口与酶解氧化系统连通，各系统单元设置的高程满足水力自流出水条件。
[0013]曝气设备安装在所述酶解氧化系统底池，采用管式曝气器。
[0014]本专利技术另一方面提供了一种富集氧化去除污水中痕量抗生素的方法，采用如上所述的装置系统，所述方法包括以下步骤：
[0015](1)吸附：计算吸附剂的饱和吸附容量，在吸附系统内，将吸附剂与抗生素废水混合，搅拌反应完全后再静置沉淀一段时间后，含抗生素废水被吸附于吸附剂中，将上清液排出，反复多次引入含抗生素废水，重复吸附步骤，当达到吸附剂的饱和吸附容量时，饱和吸附剂排出至解吸系统；
[0016](2)解吸：将达到饱和吸附容量的吸附剂与解吸试剂混合，搅拌充分反应后再静置沉淀，吸附剂上的抗生素被解吸下来，上清液为抗生素浓缩液，沉淀物为解吸后的吸附剂；
[0017](3)氧化：在曝气条件下，将抗生素浓缩液与酶生物氧化试剂充分混匀，进行酶催化氧化反应降解抗生素；
[0018](4)回收：将解吸后的吸附剂排放到回收系统中，进行回收利用。对吸附剂回收前采用本领域允许的处理方法如加热、水洗+干燥、化学再生等等，将吸附剂再生进而重复利用。
[0019]进一步地，步骤(1)中，吸附剂采用本领域允许的为抗生素吸附剂，可采用如红壤、黏土矿物等天然吸附剂及其改性后的产品，或以秸秆等农业废物、炉渣或市政污泥等工业废物等为原料制备的再生吸附剂，或如生物炭、分子筛等人工合成的吸附剂；
[0020]采用Freundlich模型和Langmuir模型计算吸附剂的饱和吸附容量；
[0021]Freundlich模型的表达式为：q
e
＝K
F
c
el/n
；Langmuir模型的表达式为：
[0022]式中，K
F
为Freundlich吸附系数，1/n为Freundlich吸附指数，K
L
为Langmuir平衡常数，Q
m
为单分子层吸附时的最大吸附量(mg/g)，q
e
为平衡吸附量(mg/g)，c
e
为平衡浓度(g/L)。
[0023]进一步地，所述解吸试剂为酸性溶液、碱性溶液或盐溶液。
[0024]进一步地，所述酶生物氧化剂包括漆酶和介体。
[0025]进一步地，搅拌时间为0.1～24h，主要根据吸附剂/解吸剂达到饱和吸附容量/饱和解吸容量的时间确定，静置沉淀时间为0.1～12h。
[0026]进一步地，曝气的时间为0.1～12h。
[0027]本专利技术的有益效果为：实际环境中抗生素浓度处于痕量级别，直接处理大量污水中的痕量抗生素成本高昂，采用“先富集
‑
后降解”的思路，利用吸附
‑
解吸
‑
氧化的组合方法可以将低浓度抗生素富集成高浓度抗生素废水后再处理，能够大大降低处理成本。该装置结构设计合理，操作简便，可以序批式地高效去除污水中痕量抗生素，该技术及装置可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富集氧化去除污水中痕量抗生素的装置，其特征在于，所述装置包括：吸附系统，用于将污水中抗生素吸附到吸附试剂中，生成抗生素饱和的吸附剂和上清液；解吸系统，用于将抗生素饱和的吸附剂与解吸试剂混合，生成抗生素浓缩液和可回收利用的吸附剂；酶解氧化系统，用于酶解氧化抗生素浓缩液进而降解去除抗生素；回收系统，用于回收解吸系统排出的吸附剂；所述吸附系统和解吸系统均内设电动搅拌设备，所述氧化系统内设曝气设备；所述吸附系统、解吸系统、回收系统并排设置，且依次通过管道和阀门连通，所述解吸系统的出水口与所述酶解氧化系统连通，各系统单元设置的高程满足水力自流出水条件。2.根据权利要求1所述的一种富集氧化去除污水中痕量抗生素的装置，其特征在于：所述曝气设备安装在所述酶解氧化系统底池，采用管式曝气器。3.采用权利要求1或2的装置进行富集氧化去除污水中痕量抗生素的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)吸附：计算吸附剂的饱和吸附容量，在吸附系统内，将吸附剂与抗生素废水混合，搅拌反应完全后再静置沉淀，含抗生素废水被吸附于吸附剂中，将上清液排出，反复多次引入含抗生素废水，重复吸附步骤，当达到吸附剂的饱和吸附容量时，饱和吸附剂排出至解吸系统；(2)解吸：将达到饱和吸附容量的吸附剂与解吸试剂混合，搅拌充分反应后再静置沉淀，吸附剂上的抗生素被解吸下来，上清液为抗生素浓缩液，沉淀物为解吸后的吸附剂；(3)氧化：在曝气条件下，将抗生素浓缩液与酶生物氧化试剂充分混匀，进行酶催化氧化反应降解抗生素；(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁惠君，刘梦婷，何涛，成静清，黄种买，钟家有，代涛涛，
申请(专利权)人：江西省水利科学院，
类型：发明
国别省市：