【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于醫藥廢水處理，尤其涉及一種催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置及方法。
技術介紹
1、抗生素生產廢水具有色度和cod高、bod低等特點，具有強微生物抑制作用并誘導產生抗生素抗性菌(arbs)及抗性基因(args)等特點，cod和氨氮等常規水質參數難以處置達標，且殘余抗生素、arbs及args會隨污水處理廠排水進入地表水體。污水灌溉和污泥的農業資源化利用還可能導致抗生素等的土壤富集。由于缺乏污染防治可行技術支撐，間接排放廢水的制藥企業達標排放較為困難。達不到納管協議標準比例，化學合成類藥企約44％、發酵類藥企約14％，《制藥工業污染防治可行技術指南原料藥(發酵類、化學合成類、提取類)和制劑類》(hj?1305—2023)也未針對抗生素制定專項污染防治技術。水解速率是預測抗生素環境持久性的重要指標，大多數抗生素的降解都是基于水解原理實現。抗生素可被熱、堿及過渡金屬離子(fe3+、cu2+等)均相催化水解，也可被固體堿(cao/mgo、mgo/sio2等)非均相催化水解。此外，抗生素也可以被路易斯酸特性的金屬配合物(al2o3、分子篩負載cufe2o4等)催化水解。
2、為實現生產廢水中高濃度抗生素的水解，專利cn106986434a公開了一種固體堿(cao-mgo、cao-zro2、mgo-zro2、k2co3/γ-al2o3、koh/γ-al2o3、zno/al2o3、mgo/mcm-41、k2sio3/sba-15、k2sio3/al-sba-15、強堿型苯乙烯系陰離子交換樹脂d201-oh)催
3、現有技術雖然可以實現生產廢水中高濃度抗生素的高效水解，但仍存在能耗高、水解催化劑難以回收、無法實現水解產物的礦化降解、后續工藝有機負荷較高等問題。研究結果表明，生產廢水中抗生素的水解會產生溶解性難生物降解cod，且水解產物仍可能具有生物抑制活性，顯著影響后續生物處理工藝。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于為制藥工業提供針對抗生素的專項污染防治技術，而提出的一種催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置及方法。
2、為達到上述目的，本專利技術采用技術方案為：
3、一種催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置，裝置為催化水解反應器和電催化反應器，兩反應器通過具有止水閥的管道串聯連接，其中，催化水解反應器由擋水板分隔成多個分隔室，各分隔室內填充催化多孔水解填料；電催化反應器內設有陰極、陽極和攪拌器。
4、所述裝置內催化水解反應器為至少一個，多個催化水解反應呈階梯式依次排布通過具有止水閥的管道串聯連接；其中，一級催化水解反應器一端設有進水管，另一端設有具有止水閥的管道作為排水管路并與下一級催化水解反應器連接。
5、所述催化水解反應器內設置至少兩個擋水板，其中，擋水板高度由進水端到出水端呈階梯式排布。
6、所述電催化反應器內設置陰極和陽極；陰極和陽極間設有多個攪拌器，每個攪拌器連接攪拌電機，攪拌電機通過電極支架固定于電催化反應器上；電催化反應器側壁分別設有藥劑注入管和處置出水管。
7、所述陰極和陽極間隔布設，且，裝置兩側設置為陰極，即，陰極-陽極-陰極-陽極-陰極…-陰極。
8、一種利用所述裝置催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的方法，利用所述裝置內多孔水解填料，通過控制水力停留時間完成廢水中高濃度抗生素的選擇性催化水解，以多孔塊狀陽極的高接觸反應面積提高陽極氧化效率，實現殘留抗生素及其水解產物的高效礦化降解。
9、進一步的說
10、(1)生產廢水經預處理去除懸浮物后調節ph，進入所述裝置的催化水解反應器內，完成抗生素催化水解反應；
11、(2)廢水完成催化水解后進入電催化反應器，注入過氧化物氧化劑的同時開啟攪拌器，充分混合均勻；
12、(3)持續攪拌，開啟直流電源，完成廢水中殘留抗生素及其水解產物的催化降解，通過電催化反應器外設管路排入后續處理工藝設施。
13、所述裝置中催化水解反應器內分隔室內填充催化多孔水解填料；多孔水解填料可選擇泡沫氧化鎂和/或泡沫氧化鋁，填料孔隙率60％～90％、孔徑0.1～10mm(5～120ppi)；裝置中催化水解填料總填充體積為催化水解反應器體積的60％～80％。
14、采用發泡法制備氧化鎂、氧化鋁或氧化鎂-氧化鋁復合泡沫材料，將粒徑1～10μm氧化鎂、氧化鋁或氧化鎂-氧化鋁混合粉末(質量比100:25～50)制成15～60wt％料漿，加入質量分數0.1％～2％的十二烷基硫酸鈉(sds)或十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)，1000～2000r/min攪拌5～15min，發泡料漿澆筑到模具中室溫養護24～48h后110℃干燥12～24h，最后1200～1600℃燒結2～4h。
15、所述電催化反應器中陰極可選擇石墨、鈦、硼摻雜金剛石；陽極材質為尖晶石型氧化物(mco2o4,m＝fe,cu,zn,mg)修飾泡沫鈦；陽極與陰極的電極間距10～50cm。
16、采用原位沉積法制備陽極，將泡沫鈦與前驅體水溶液(含0.5mm?fe(no3)3·9h2o或cu(no3)2·2.5h2o或zn(no3)2·6h2o或mg(no3)2·6h2o，1mm?co(no3)2·6h2o，1mm?nh4f，2.5mm?co(nh2)2)在內襯聚四氟乙烯不銹鋼高壓反應釜內120℃反應6小時，而后以去離子水和無水乙醇沖洗、60℃干燥，最后400℃煅燒2h。
17、所述步驟(1)以氫氧化鈉調節廢水ph＝7～11；通過進水流速控制水力停留時間；水力停留時間3～14h；
18、步驟(2)中所述過氧化物氧化劑為過氧化氫、過氧乙酸、過一硫酸鹽或過二硫酸鹽，濃度10～500g/l；攪拌器的攪拌速度50～300r/min。
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1.一種催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置，其特征在于，裝置為催化水解反應器和電催化反應器，兩反應器通過具有止水閥的管道串聯連接，其中，催化水解反應器由擋水板分隔成多個分隔室，各分隔室內填充催化多孔水解填料；電催化反應器內設有陰極、陽極和攪拌器。
2.根據權利要求1所述的催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置，其特征在于，所述裝置內催化水解反應器為至少一個，多個催化水解反應呈階梯式依次排布通過具有止水閥的管道串聯連接；其中，一級催化水解反應器一端設有進水管，另一端設有具有止水閥的管道作為排水管路并與下一級催化水解反應器連接。
3.根據權利要求1或2所述的催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置，其特征在于，所述催化水解反應器內設置至少兩個擋水板，其中，擋水板高度由進水端到出水端呈階梯式排布。
4.根據權利要求1所述的催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置，其特征在于，所述電催化反應器內設置陰極和陽極；陰極和陽極間設有多個攪拌器，每個攪拌器連接攪拌電機，攪拌電機通過電極支架固定于電催化反應器上；電催化反應器側壁分別設有藥
5.一種利用權利要求1所述裝置催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的方法，其特征在于：利用權利要求1所述裝置內多孔水解填料，通過控制水力停留時間完成廢水中高濃度抗生素的選擇性催化水解，以多孔塊狀陽極的高接觸反應面積提高陽極氧化效率，實現殘留抗生素及其水解產物的高效礦化降解。
6.根據權利要求5所述方法，其特征在于：
7.根據權利要求5或6所述方法，其特征在于：所述裝置中催化水解反應器內分隔室內填充催化多孔水解填料；多孔水解填料可選擇泡沫氧化鎂和/或泡沫氧化鋁，填料孔隙率60％～90％、孔徑0.1～10mm(5～120ppi)；裝置中催化水解填料總填充體積為催化水解反應器體積的60％～80％。
8.根據權利要求7所述方法，其特征在于：采用發泡法制備氧化鎂、氧化鋁或氧化鎂-氧化鋁復合泡沫材料，將粒徑1～10μm氧化鎂、氧化鋁或氧化鎂-氧化鋁混合粉末(質量比100:25～50)制成15～60wt％料漿，加入質量分數0.1％～2％的十二烷基硫酸鈉(SDS)或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，1000～2000r/min攪拌5～15min，發泡料漿澆筑到模具中室溫養護24～48h后110℃干燥12～24h，最后1200～1600℃燒結2～4h。
9.根據權利要求8所述方法，其特征在于：采用原位沉積法制備陽極，將泡沫鈦與前驅體水溶液(含0.5mM?Fe(NO3)3·9H2O或Cu(NO3)2·2.5H2O或Zn(NO3)2·6H2O或Mg(NO3)2·6H2O，1mM?Co(NO3)2·6H2O，1mM?NH4F，2.5mM?CO(NH2)2)在內襯聚四氟乙烯不銹鋼高壓反應釜內120℃反應6小時，而后以去離子水和無水乙醇沖洗、60℃干燥，最后400℃煅燒2h。
10.根據權利要求6所述方法，其特征在于：所述步驟(1)以氫氧化鈉調節廢水pH＝7～11；通過進水流速控制水力停留時間；水力停留時間3～14h；
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1.一種催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置，其特征在于，裝置為催化水解反應器和電催化反應器，兩反應器通過具有止水閥的管道串聯連接，其中，催化水解反應器由擋水板分隔成多個分隔室，各分隔室內填充催化多孔水解填料；電催化反應器內設有陰極、陽極和攪拌器。
2.根據權利要求1所述的催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置，其特征在于，所述裝置內催化水解反應器為至少一個，多個催化水解反應呈階梯式依次排布通過具有止水閥的管道串聯連接；其中，一級催化水解反應器一端設有進水管，另一端設有具有止水閥的管道作為排水管路并與下一級催化水解反應器連接。
3.根據權利要求1或2所述的催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置，其特征在于，所述催化水解反應器內設置至少兩個擋水板，其中，擋水板高度由進水端到出水端呈階梯式排布。
4.根據權利要求1所述的催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的裝置，其特征在于，所述電催化反應器內設置陰極和陽極；陰極和陽極間設有多個攪拌器，每個攪拌器連接攪拌電機，攪拌電機通過電極支架固定于電催化反應器上；電催化反應器側壁分別設有藥劑注入管和處置出水管。
5.一種利用權利要求1所述裝置催化水解耦合催化降解處置抗生素生產廢水的方法，其特征在于：利用權利要求1所述裝置內多孔水解填料，通過控制水力停留時間完成廢水中高濃度抗生素的選擇性催化水解，以多孔塊狀陽極的高接觸反應面積提高陽極氧化效率，實現殘留抗生素及其水解產物的高效礦化降解。
6.根據權利要求5所述方法，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張猛，
申請(專利權)人：中國科學院沈陽應用生態研究所，
類型：發明
國別省市：
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