一種去除水中抗生素的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及環(huán)境保護(hù)水處理領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種去除水中抗生素的裝置及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 抗生素是指由細(xì)菌、霉菌或其他微生物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其 他活性的一類物質(zhì)。抗生素類藥物主要應(yīng)用于人和動(dòng)物的疾病治療，同時(shí)也W亞治療劑量 長(zhǎng)期添加于動(dòng)物飼料中，W預(yù)防疾病和促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。目前廣泛使用的抗生素類藥物有嗟 諾酬類、四環(huán)素類、橫胺類和大環(huán)內(nèi)醋類等。人畜服用的抗生素類藥物大多不能被充分吸收 利用而隨排泄物進(jìn)入污水或直接排入環(huán)境。雖然許多抗生素的半衰期較短，但由于其被頻 繁地使用并進(jìn)入環(huán)境，導(dǎo)致其形成假持續(xù)現(xiàn)象。該已經(jīng)成為水資源重復(fù)利用的一個(gè)巨大挑 戰(zhàn)，同時(shí)誘發(fā)了各類抗生素耐藥細(xì)菌的產(chǎn)生，對(duì)人類健康和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了長(zhǎng)期潛在 的威脅。
[0003] 我國(guó)是抗生素生產(chǎn)和使用大國(guó)，抗生素的產(chǎn)量和消費(fèi)量均在世界上排第一位。根 據(jù)近年來的科學(xué)研究表明；在自然水體，尤其是污水廠處理后的排水中，均檢測(cè)出種類繁多 的抗生素類物質(zhì)。抗生素類物質(zhì)屬于持久性污染物質(zhì)（POPs)中的一類。目前，由于我國(guó)廢 水排放標(biāo)準(zhǔn)中尚未對(duì)抗生素類物質(zhì)做出排放限值規(guī)定，國(guó)內(nèi)還沒有?？卺槍?duì)去除污水中抗 生素的處理工藝，而一般的生物處理工藝對(duì)抗生素基本上不起作用。但由于抗生素類物質(zhì) 的污染嚴(yán)重性和危害性，國(guó)際上已有研究利用高級(jí)氧化、膜法等深度處理方法對(duì)抗生素進(jìn) 行去除，但總體上效果有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)抗生素類廢水處理的不足，提供一種運(yùn)行成本 低、去除效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的去除水中抗生素的裝置及方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種去除水中抗生素的裝置，包括：
[0006] 褐煤填料床反應(yīng)器，其上設(shè)有進(jìn)水口、出水口、反洗口、再生口和反沖排水口，所述 進(jìn)水口和出水口之間的該褐煤填料床反應(yīng)器內(nèi)填充有多層提質(zhì)褐煤濾料層，各層提質(zhì)褐煤 濾料層由不同粒度的提質(zhì)褐煤濾料構(gòu)成。
[0007] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種去除水中抗生素的方法，其特征在于，采用本發(fā)明所述 的裝置，包括W下步驟：
[000引經(jīng)過常規(guī)生物處理后的污水廠排水水樣進(jìn)入褐煤填料床反應(yīng)器，經(jīng)所述褐煤填料 床反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置的多層提質(zhì)褐煤濾料層進(jìn)行吸附及過濾禪合協(xié)同處理，去除水中抗生素 類物質(zhì)。
[0009] 本發(fā)明的有益效果為：該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、去除效率高、操作方便，能有 效去除水中的抗生素類物質(zhì)。
【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)該些附圖獲得其他 附圖。
[0011] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的褐煤填料床去除水中抗生素的裝置示意圖；
[0012] 圖中；1-待測(cè)水樣；2-增壓累；3-轉(zhuǎn)子流量計(jì)；4-褐煤填料床反應(yīng)器；40-進(jìn)水 口；41-第S層提質(zhì)褐煤濾料（粒度1~5mm) ;42-第二層提質(zhì)褐煤濾料（粒度5~10mm); 43-第一層提質(zhì)褐煤濾料（粒度10~20mm) ;44-再生口；5-第二褐煤填料床反應(yīng)器；50-第 二褐煤填料床反應(yīng)器的進(jìn)水口；51-第二褐煤填料床反應(yīng)器的第=層提質(zhì)褐煤濾料（粒度 1~5mm) ;52-第二褐煤填料床反應(yīng)器的第二層提質(zhì)褐煤濾料（粒度5~10mm) ;53-第二 褐煤填料床反應(yīng)器的第一層提質(zhì)褐煤濾料（粒度10~20mm) ;54-第二褐煤填料床反應(yīng)器 的再生口；6-反洗系統(tǒng)；7-再生系統(tǒng)；8-褐煤填料床反應(yīng)器的出水口；81-第二褐煤填料床 反應(yīng)器的出水口；9-褐煤填料床反應(yīng)器反洗排水口；91-第二褐煤填料床反應(yīng)器反洗排水 口； 10-進(jìn)水管。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例 僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種去除水中抗生素的裝置，用于過濾去除水中 抗生素類物質(zhì)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)水中抗生素類物質(zhì)的孔徑小于5nm，若采用吸附法對(duì)抗生素類物 質(zhì)進(jìn)行去除，當(dāng)吸附材料的孔徑值）與污染物粒度（d)之比D/d = 6時(shí)，即吸附質(zhì)孔徑在 30nm左右時(shí)，吸附質(zhì)對(duì)水中的抗生素類污染物的去除率最高，而提質(zhì)褐煤濾料正符合該孔 徑特征，適合吸附去除水中抗生素類物質(zhì)，因此該裝置是一種基于提質(zhì)褐煤濾料的吸附水 處理裝置，包括：
[0015] 褐煤填料床反應(yīng)器，其上設(shè)有進(jìn)水口、出水口、反洗口、再生口和反沖排水口，進(jìn)水 口和出水口之間的該褐煤填料床反應(yīng)器內(nèi)填充有多層提質(zhì)褐煤濾料層，各層提質(zhì)褐煤濾料 層由不同粒度的提質(zhì)褐煤濾料構(gòu)成。其中，提質(zhì)褐煤濾料為經(jīng)機(jī)械脫水、蒸發(fā)脫水或非蒸發(fā) 脫水（熱壓）等提質(zhì)方式脫水后，約90%左右的水分被擠出的提質(zhì)褐煤濾料。
[0016] 上述裝置中，進(jìn)水口、再生口和反沖排水口均設(shè)在褐煤填料床反應(yīng)器底部，出水口 和反洗口均設(shè)在褐煤填料床反應(yīng)器頂部；
[0017] 各層提質(zhì)褐煤濾料層的提質(zhì)褐煤濾料的粒度范圍1~30mm，比表面積為185. 6m2/ g，孔容積為0. 103cmVg，平均孔徑為18. 5nm ;
[0018] 多層提質(zhì)褐煤濾料層為=層，從進(jìn)水口至出水口方向的各層提質(zhì)褐煤濾料層的提 質(zhì)褐煤濾料的粒度為從大到小。
[0019] 上述裝置中，=層提質(zhì)褐煤濾料層的提質(zhì)褐煤濾料的粒度為；靠近進(jìn)水口處于底 層的第一層提質(zhì)褐煤濾料層的提質(zhì)褐煤濾料粒度為10~20mm，處于中間的第二層提質(zhì)褐 煤濾料層的提質(zhì)褐煤濾料粒度為5~10mm，靠近出水口處于頂層的第二層提質(zhì)褐煤濾料層 的提質(zhì)褐煤濾料粒度為1~5mm。該種濾料層數(shù)及濾料粒度的設(shè)置可在滿足吸附去除效果 前提下，有效降低濾料投入成本和維護(hù)成本，且便于對(duì)各層提質(zhì)褐煤濾料進(jìn)行再生處理。
[0020] 上述裝置中，每層提質(zhì)褐煤濾料層的高度不小于20cm。優(yōu)選的，S層提質(zhì)褐煤濾料 層的高度均為20cm，該種高度的提質(zhì)褐煤濾料層能保證W較少的濾料達(dá)到較好的抗生素去 除效果，保證了低成本與去除效果之間的平衡。
[0021] 上述裝置中，褐煤填料床反應(yīng)器的本體為由有機(jī)玻璃制成的圓柱體容器。
[0022] 上述裝置還包括；增壓累和轉(zhuǎn)子流量計(jì)，依次設(shè)在與褐煤填料床反應(yīng)器的進(jìn)水口 相連的進(jìn)水管上；反洗系統(tǒng)，與褐煤填料床反應(yīng)器頂部設(shè)置的反洗口連接；再生系統(tǒng)，與褐 煤填料床反應(yīng)器底部設(shè)置的再生口連接。優(yōu)選的，再生系統(tǒng)采用熱蒸汽再生系統(tǒng)，采用熱蒸 汽再生法對(duì)濾料進(jìn)行再生，熱蒸汽溫度為200°C，再生時(shí)間為50min。
[0023] 上述裝置還包括；與褐煤填料床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)相同的第二褐煤填料床反應(yīng)器，該第 二褐煤填料床反應(yīng)器的進(jìn)水口連接在褐煤填料床反應(yīng)器的進(jìn)水口相連的進(jìn)水管上，與褐煤 填料床反應(yīng)器并聯(lián)；第二褐煤填料床反應(yīng)器的反洗口與反洗系統(tǒng)相連；第二褐煤填料床反 應(yīng)器的再生口與再生系統(tǒng)相連。
[0024] 上述裝置中，褐煤填料床反應(yīng)器的進(jìn)水流量為0. 8mVh，進(jìn)水水壓大于等于 0. 05Mpa，反沖洗進(jìn)水水壓大于等于0. 15Mp，反洗強(qiáng)度為化/s ? m2,每次反洗時(shí)間為3分鐘； 第二褐煤填料床反應(yīng)器的進(jìn)水流量為0. 8mVh，進(jìn)水水壓大于等于0. 05Mpa，反沖洗進(jìn)水水 壓大于等于0. 15Mp，反洗強(qiáng)度為化/s ? m2,每次反洗時(shí)間為3分鐘。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種去除水中抗生素的方法，采用上述的裝置，包括W下步 驟：
[0026] 經(jīng)過常規(guī)生物處理后的污水廠排水水樣進(jìn)入褐煤填料床反應(yīng)器，經(jīng)褐煤填料床反 應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置的多層提質(zhì)褐煤濾料層進(jìn)行吸附及過濾禪合協(xié)同處理，去除水中抗生素類物 質(zhì)。
[0027] 上述方法中，褐煤填料床反應(yīng)器的進(jìn)水流量為0. 8mVh，進(jìn)水水壓大于等于 0. 05Mpa，反沖洗進(jìn)水水壓大于等于0. 15Mp，反洗強(qiáng)度為化/s ? m2,每次反洗時(shí)間為3分鐘； 第二褐煤填料床反應(yīng)器的進(jìn)水流量為0. 8mVh，進(jìn)水水壓大于等于0. 05Mpa，反沖洗進(jìn)水水 壓大于等于0. 15Mp，反洗強(qiáng)度為化/s ? m2,每次反洗時(shí)間為3分鐘；
[002引當(dāng)褐煤填料床反應(yīng)器或第二褐煤填料床反應(yīng)器反洗時(shí)，切換至未反洗的褐煤填料 床反應(yīng)器進(jìn)行去除水中抗生素的處理。如褐煤填料床反應(yīng)器反洗時(shí)，切換至第二褐煤填料 床反應(yīng)器進(jìn)行去除水中抗生素的處理，而當(dāng)?shù)诙置禾盍洗卜磻?yīng)器反洗時(shí)，切換至褐煤填 料床反應(yīng)器進(jìn)行去除水中抗生素的處理，W此循環(huán)進(jìn)行去除水中抗生素的處理。保證利用 該裝置去除水中抗生素的效率。
[0029] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的裝置及方法作進(jìn)一步說明。
[0030] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種去除水中抗生素的裝置，W經(jīng)過熱壓提質(zhì)后 的褐煤為填料床吸附和過濾介質(zhì)，褐煤的含水率在30~50 %，經(jīng)熱壓提質(zhì)脫水后，其中 8