[发明专利]水力空化结合光解降解抗生素废水的装置

说明书

一种水力空化结合光解降解抗生素废水的装置，包括水力空化器和光解装置，水力空化器的废水进管与光解装置的液体出口连接；所述水力空化器包括两个转子和一个定子，定子为密封筒体，两个转子均设置在定子内固定连接在各自转轴上，两个转子转动方向相反；转子端面上分布有转子空化孔槽，定子内壁分布有定子空化孔槽；定子设置有废水进管和出液管；所述光解装置，包括脉冲灯光解箱，脉冲灯光解箱的两侧设置有液体进口和液体出口，脉冲灯光解箱内设置有脉冲灯；所述脉冲灯的两端穿过所述脉冲灯光解箱的侧壁。该装置采用水力空化结合光解装置降解抗生素废液中的有机物，极大地提高了废水处理效率，处理量大，可连续作业，具有高效性。

技术领域

本发明涉及一种通过水力空化技术结合光解降解技术降解抗生素废水的装置，属于抗生素废水处理技术领域。

背景技术

常见的抗生素废水处理方法主要包括生物处理法、氯化法、高级氧化技术(AOP)、电化学处理法、吸附法、薄膜法、超声空化效应法、微生物降解法以及技术结合法。污水处理厂和饮用水处理厂的传统设备不能有效去除水中的抗生素类污染物，因此高级氧化技术(AOP)越来越多的应用于污水处理中，其中最常用到的方法是臭氧法和Fenton法，臭氧法的优点是在污水流速或者组成出现波动的过程中依然能达到良好的效果，并且可以去除多种抗生素，它的主要缺点是设备投资大，能源消耗高。臭氧法能够有效去除溶液中的抗生素，但是对污水的矿化需要很长时间，处理后毒性未消除，有的甚至产生的副产物毒性更强了。Fenton法在处理过程中，如果PH控制的不好，容易生成大量的氢氧化物沉淀，并且其中的可溶性催化剂回收较难。Photo-Fenton法对β-内酰胺类抗生素的去除效率较高，同时TOC的去除率也有所上升，并且处理后的污水生物可降解能力增强。但是对于污水的浊度有要求，因为浊度会影响光照的效果。

水力空化处理废水是一种新型的环境污染物削减技术，处理有机污染物具有方法简便、不产生二次污染物，适用范围广等特点，具有广阔的发展潜力和应用前景。空化过程中产生的羟自由基·OH能够有效降解水体中的抗生素污染物，具有化学稳定性高、对人体无害、成本较低、反应条件温和、选择性小等优点，在难降解污染物的处理方面有着广泛应用。空化过程：水力空化过程中，空化结构附近产生极高压高温的条件，水中的水分子和溶解的氧分子的原子之间的化学键会断裂，并形成具有强氧化性的羟自由基。所产生的大量高活性羟自由基·OH能够氧化油泥中的化学物质，极高温高压会使分子中的化学键断裂从而达到降解抗生素大分子有机物的目的。

另外光解技术在常温常压下即可彻底破坏有机物分子结构，用于降解含抗生素类废水，具有处理效率高、反应温和、适用范围广、反应迅速等特点，因而具有良好的应用前景。

光解过程：在光辐射下，半导体Tio2电极和金属电极组成的原电池中，可连续发生水的氧化还原反应生成H2。Tio2是一种N型半导体，具有较大的禁带宽度，离子的能带结构由填满电子的价带(Valence band,VB)和空的导带(Conduction band，CB)构成，价带和导带之间为禁带，带隙能为3.2eV，其能量相当于波长为387.5nm的紫外光。当二氧化钛收到能量大于禁带宽度的光照射时，价带的电子(e-)被激发，跃迁到导带，在价带上留下空穴(h+)，形成电子-空穴对。并与吸附在催化剂表面的H2O和O2反应，形成活性很强的自由基和超氧离子等活性氧，诱发光化学反应。生成的自由基具有很强的氧化分解能力，可以破坏C-C、C-H、C-N、C-O、N-H等化学键，具有很高的降解有机物能力)。抗生素分子结构中一般包含不饱和键光敏基团，有助于半导体带中电子跃迁。发色基团吸收的光波越长，自身电子越易激发，跃迁后具有高能量的电子传到半导体TiO2后形成电子空穴对。抗生素分子的协同作用使TiO2可被较长波长的光激发，吸收光谱的范围由紫外光区延伸至可见光，不仅有效地提高了催化性能，亦可充分利用自然光谱降解抗生素废水。