一种去除水中抗生素的催化MBR反应器的制作方法

本实用新型涉及一种去除水中抗生素的催化mbr反应器，属于水和废水处理领域。此实用新型在去除水中颗粒物的基础上，加入臭氧曝气及二氧化锰的催化作用，提高臭氧对难降解有机物的催化氧化作用，来实现抗生素及多种污染物的去除，适用含抗生素的低浓度的废水处理。

背景技术：

我国是抗生素的生产和使用大国，同时也是深受抗生素废水污染的国家，特别是随着制药行业的快速发展，伴随其发展而产生的制药废水带来的污染也日益严重，同时，随着养殖行业的发展，越来越多的人讲抗生素用于牲畜的预防和治疗疾病上面，据统计，每年光是用于饲料添加剂的抗生素就高达6000吨，且大部分人对抗生素的应用极不合理，造成不小的浪费，而且，有75％的抗生素都会随牲畜的粪便排泄出来，由此产生的养殖废水也是抗生素废水的重要来源。抗生素废水的产生量不断增大，而年平均处理量和处理效果却不太理想，特别是生产产生的抗生素废水更是如此，抗生素废水具有高cod、悬浮物浓度高、成分复杂、高盐、残存有抗生素等特点，是富含难降解有机物和生物毒性物质的高浓度有机废水。由于抗生素废水中残存的抗生素会严重抑制微生物的活性，使其代谢活动下降，导致废水的生物处理效果不佳，而生物处理在有机废水处理上的作用不容忽视，因此，对抗生素废水治理的方法研究及提高抗生素废水中微生物的数量显的格外重要。

膜生物反应器是膜分离技术和生物处理技术有机结合的新型废水处理系统，它以膜组件取代传统生物处理技术中的二沉池，在生物反应器内保持高活性污泥，提高生物处理有机负荷，从而减小占地面积，并且其出水水质稳定，容易实现自动化控制。因此，在利用膜生物反应器对抗生素废水进行处理时，强化膜生物反应器的处理效果，可采用投加填料的方法增加微生物量、采用臭氧曝气氧化作用和通过对陶瓷膜组件的改良来实现。国内相关的主要专利有：

一种有机废水臭氧氧化催化剂及其制备的方法和应用(申请公布号cn107670685a)所述催化剂有zsm-5分子筛、氧化铝和活性金属的氧化物组成；所述活性金属为锰、镍、铁和钛。此专利重点介绍了催化膜的制备，与抗生素去除无相似。一种芬顿氧化—mbr联合深度处理抗生素废水的方法(申请公布号cn105923888a)，主要利用芬顿氧化工艺对抗生素废水中的抗生素及难降解的有机物初步氧化降解，进而结合mbr工艺深度处理，使出水达到排放标准。此专利的核心在于芬顿氧化和mbr工艺的结合，与所申请专利重点强调的臭氧预氧化、臭氧+陶瓷膜催化氧化去除抗生素无重合。一种平板陶瓷超滤膜生物反应器(公开号cn103304021a)，通过利用平板陶瓷膜和固定的fsb生物载体对传统膜生物反应器改造，使微生物絮体附着在生物填料表面，有效缓解膜污染。其特征是通过陶瓷膜和fsb对mbr进行改造，并未提及臭氧催化氧化抗生素及mbr相关的内容。

结合上述结论，我们需要解决的问题是：1)抗生素废水对微生物的生长和活性具有抑制作用，会大大降低废水的生物处理效果；2)曝气和投加填料可以增加微生物的数量，但效果仍不容乐观；3)抗生素属于难降解的有机污染物，仅靠单纯的臭氧曝气的氧化处理效果难以将其完全降解。

技术实现要素：

为解决当前膜生物反应器存在的问题，本实用新型提供一种可以去除水中抗生素的催化mbr反应器，其首先对进水进行臭氧的预氧化处理，经预氧化后的水再管道内进行混凝剂的投加，混合后的水进入搅拌装置，经过一定时间的搅拌后再进入到主反应池内，在主反应池内放置有陶瓷膜构成的膜组件，悬挂式填料布置在膜组件之间，并且使用臭氧曝气，曝气方向与水流方向相背，实现水汽的搅动混合，同时对陶瓷膜组件进行改性，利用以二氧化锰为催化材料制成的新型陶瓷膜对臭氧的氧化具有增强效果，来强化污染物的去除效果。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

一种可以去除水中抗生素的催化mbr反应器，包括主反应池、加药搅拌系统、预氧化池、臭氧发生及曝气装置、抽吸系统、污泥收集系统，陶瓷膜组件、及连接各系统之间的管道，

其中，预氧化池、加药搅拌系统和主反应池通过管道依次连接，臭氧发生及曝气装置通过管道分别为预氧化池和主反应池提供臭氧，主反应池和加药搅拌系统通过管道与污泥收集系统连接，

主反应池由反应区和污泥区组成，分别为a区和b区，反应区顶部设置有悬挂部件，用于反应区内悬挂填料和陶瓷膜组件，悬挂填料下方布置了臭氧曝气装置，曝气头方向向上，污泥区通过排泥阀与排泥泵相连接进入污泥收集系统，主反应池的进水口位于池壁旁，方向垂直向下，所述的陶瓷膜组件均连接出水管和抽吸系统的抽吸泵。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所采用的陶瓷膜为平板陶瓷膜，该膜以含有二氧化锰的活性金属的氧化物为催化材料制成。

作为本实用新型的一种优选技术方案，反应区内设有悬挂式填料，且均匀的分布在各陶瓷膜组件之间。

作为本实用新型的一种优选技术方案，催化mbr反应器可通过臭氧曝气装置进行臭氧曝气，曝气器采用新型陶瓷制成的微孔板或微孔管。

作为本实用新型的一种优选技术方案，主反应池以曝气装置的微孔曝气棒为界限，将主反应池的分隔为两个区域，微孔曝气棒上方为反应区，下方为污泥区。

作为本实用新型的一种优选技术方案，催化mbr反应器的预氧化池连接进水管，内置微孔曝气棒，出口连接管通过管道混合器与加药管相连接进入加药搅拌系统。

作为本实用新型的一种优选技术方案，陶瓷膜组件与出水管与抽吸泵相连接，在抽吸泵的作用下，在压力的作用下，水流自外向内通过陶瓷膜壁进入到陶瓷膜内，然后由出水管导出。

作为本实用新型的一种优选技术方案，催化mbr反应器需进行混凝剂的投加，混凝搅拌系统与进水管连接，进水管经由混凝搅拌系统的搅拌池搅拌后进入到主反应池内。

作为本实用新型的一种优选技术方案，催化mbr反应器的主反应池和搅拌装置在处理过程中会产生污泥，两装置都装有污泥斗，污泥斗均与排泥泵相连接，通过排泥泵将产生的污泥排入储泥罐收集起来。

作为本实用新型的一种优选技术方案，本实用新型所用的膜组件均为耐氧化、高机械强度的新型陶瓷膜。

作为本实用新型的一种优选技术方案，本实用新型所述的加药搅拌系统，为实现药剂与废水充分混合，采用管道加药，并在后继加上了搅拌装置，通过调速电机对搅拌器进行调速，以实现混凝效果的最佳。

作为本实用新型的一种优选技术方案，本实用新型的预氧化池不仅初步降解了有机物，并且对后序的混凝沉淀起到一定的促进作用。

作为本实用新型的一种优选技术方案，本实用新型的所用的悬挂填料的直径大小需要与平板陶瓷膜的安装间隙和隔离板的孔径相配合，填料为耐氧化的柔性材料制成。

本实用新型解决的关键问题之一是可有效处理抗生素废水。其原理是：

1)反应器内的流态填料，可为微生物提供更多的生长条件；提高微生物在反应器内的数量，加强对抗生素及其它有机污染物的去除效果；

2)臭氧氧化可分解抗生素等大分子有机物，增加有机物的亲水性，有利于膜池内污染物的降解；

3)膜组件、导流板、挡板均由以二氧化锰为催化材料的陶瓷膜组成，陶瓷膜内的二氧化锰对臭氧的氧化作用具有催化作用。

利用本实用新型处理抗生素废水时具有如下优点：

1)对进水进行预氧化处理，不但可以对污染物进行降解，并且对后序混凝工艺中絮体的形成也有一定的促进效果；

2)采用混凝工艺时，采用管道加药，实现了药剂充分与水混合，对药、水进行搅拌，使其更易形成一定浓度絮体，降低水中的可悬浮颗粒物的浓度，产生的絮体和主反应池内的悬挂填料都可以为固着态微生物提供载体，有利于微生物的繁殖；

3)臭氧可分解微生物难降解的大分子有机物，强化有机污染物的去除效果；

4)臭氧曝气的使用可以加快了氧的传质，降低能耗；

5)反应器内的陶瓷膜，对臭氧的氧化作用具有催化作用，加强了抗生素等大分子有机物的分解。

附图说明

图1为本实用新型mbr反应器的结构示意图。

图2为本实用新型主反应池的侧面图。

具体实施方式

以下通过实施例和附图来进一步描述本实用新型，应该指出的是，这些实施例作为例证的目的给出，不构成对本实用新型范围的限制。

实施例1一种可去除水中抗生素的催化mbr反应器及处理方法

如图1所示，一种可去除水中抗生素的催化mbr反应器，主要包括：

一种可以去除水中抗生素的催化mbr反应器，包括主反应池1、加药搅拌系统2、预氧化池3、臭氧发生及曝气装置4、抽吸系统、污泥收集系统6，陶瓷膜组件5、及连接各系统之间的管道，

其中，预氧化池、加药搅拌系统和主反应池通过管道依次连接，臭氧发生及曝气装置通过管道分别为预氧化池和主反应池提供臭氧，主反应池和加药搅拌系统通过管道与污泥收集系统连接，

主反应池由反应区和污泥区组成，分别为a区和b区，反应区顶部设置有悬挂部件，用于反应区内悬挂填料和陶瓷膜组件，悬挂填料下方布置了臭氧曝气装置，曝气头方向向上，污泥区通过排泥阀与排泥泵相连接进入污泥收集系统，主反应池的进水口位于池壁旁，方向垂直向下，所述的陶瓷膜组件均连接出水管和抽吸系统的抽吸泵。

如图2所示，主反应池1：具有悬挂式填料11、作为反应器内微生物附着的载体，均匀的布置在陶瓷膜组件之间，污泥斗12、用于收集处理过程中产生的污泥，污泥斗连接排泥阀，方便污泥集满后的收集处理。

混凝加药泵2：具有混凝剂储存罐21、混管道混合器22、加药管23、调速电机24和混凝搅拌池25，药剂经由投加管23进行加药，并与进水管31于管道混合器内进行药、水混合，之后进入到混凝搅拌池25，通过调速电机24对其进行调速，以达到混凝搅拌池内的絮凝效果最佳，也方便了在后面的工艺更好的完成混凝过程。

预氧化池3：抗生素废水通过进水管31进入到预氧化池内，臭氧通过微孔曝气棒42向预氧化池内注入臭氧，实现对污染物的氧化处理。

臭氧发生器4：具有曝气风机41、微孔曝气棒42和输气管43。臭氧发生器产生臭氧，通过曝气风机导入到输气管，再通过管道分别将臭氧运输到预氧化池和主反应池，经过微孔曝气棒可将臭氧均匀的分布于反应池底部，以微孔曝气棒为界，将主反应池划分为反应区和污泥区。

陶瓷膜膜组件5：具有出水管51、抽吸泵52，抽吸泵可提供-80kpa的抽吸压强和200kpa压强的扬程，在出水管内形成负压，引起主反应池内的水通过陶瓷膜组件的孔隙导出收集，最后由出水管导出，实现过滤的作用，并且抽吸泵还可作为反冲泵使用，用于对陶瓷膜组件的清洁。

排泥泵6：利用排泥管62与主反应池的污泥都和搅拌器的污泥斗相连接，待斗内污泥达到一定量时，打开排泥阀13，在排泥泵的作用下，污泥经由排泥管收集到储泥罐61内，再进行处理。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。