一种过流式催化氧化处理抗生素废水的装置及方法

本发明涉及抗生素废水处理领域，特别是涉及一种过流式催化氧化处理抗生素废水的装置及方法。

背景技术：

1、抗生素废水由有机难降解化合物组成，处理难度极大。目前抗生素废水处理技术通常包括物理吸附法、生物降解法和化学氧化法。物理方法通常包括基于自然发生的力，如范德华力(氢键、π-π相互作用等)、电引力、重力等去除污染物。吸附法、混凝法、沉淀法、膜处理法、蒸馏法和过滤法是目前常用的几种物理方法。

2、生物降解通常依赖于活的生物体，如细菌、线虫或其他小型生物体。它们能够通过自身代谢将污染水体中可生物降解的有机污染物分解或分解成更简单的物质。常见的生物降解有厌氧降解、有氧降解、活性污泥法和真菌处理等。

3、化学氧化法通常包括催化、离子交换、电解、中和、氧化、还原等。在各种化学方法中，高级氧化技术(advanced oxidationprocesses,aops)被认为是对去除有机污染物较有前景的方法，得到了广泛关注。

4、电催化处理技术以其设备简单、环保和高通用性而著称，最重要的是，它不需要使用任何有害或有毒的氧化还原剂。因此，该技术已成为可持续的高级氧化技术之一。电催化处理是利用有催化活性的电极反应直接或间接产生羟基自由基，将有机物质氧化并转化为无毒、无害的小分子的过程。但电催化普遍存在效率较低、耗电量大、稳定性低、电极价格普遍较高且析氧析氢会使电流效率降低等问题。

5、过硫酸盐高级氧化技术因其对废水中抗生素的高降解能力而受到广泛关注，过硫酸盐具有氧化性强、稳定性好、水溶性好等优点，适用于对抗生素的氧化降解，过硫酸盐分为过一硫酸盐(pms)和过二硫酸盐(ps)，过硫酸盐活化的关键是生成硫酸根等具有高氧化电位(2.5-3.1v)的自由基，将抗生素氧化为无毒、无害的小分子物质。近年来，抗生素引起的水体污染问题日益严峻，过硫酸盐高级氧化技术被认为是氧化降解污染水体中抗生素的有效手段。

6、目前抗生素废水的处理方法主要是靠单一方法进行处理，存在处理效果差、效率低下等缺点。因此，亟需将多种单一处理技术耦合联用，提高方法效能，以提高抗生素废水的处理效率。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提供一种能够将电催化处理技术与过硫酸盐高级技术联用的过流式催化氧化处理抗生素废水的装置及方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种过流式催化氧化处理抗生素废水的装置，包括：反应器，所述反应器包括绝缘外壳、直流电源、阴极模组、绝缘分隔件、阳极模组以及活化剂，所述绝缘外壳内部设置有腔室，所述阴极模组、所述绝缘分隔件以及所述阳极模组均设置于所述腔室内部，所述阳极模组包括相接触的阳极和第一导电金属网，所述阴极模组包括相接触的阴极和第二导电金属网，所述阳极和所述阴极之间设置有用于避免二者相接触的所述绝缘分隔件，所述第一导电金属网和所述绝缘分隔件设置于所述阳极相对的两侧，所述第二导电金属网和所述绝缘分隔件设置于所述阴极相对的两侧，所述第一导电金属网与所述直流电源的正极电连接，所述第二导电金属网与所述直流电源的负极电连接，所述活化剂设置于所述阴极上，所述活化剂用于活化过硫酸盐；第一容器，所述第一容器内部用于容纳待处理的抗生素废水，所述第一容器与所述腔室相连通；第一驱动装置，所述第一驱动装置用于驱动待处理的抗生素废水进入所述腔室内；第二容器，所述第二容器用于容纳所述过硫酸盐药剂，所述第二容器与所述腔室相连通；第二驱动装置，所述第二驱动装置用于驱动所述过硫酸盐药剂进入所述腔室内；第三容器，所述第三容器用于容纳处理完成的所述抗生素废水，所述第三容器与所述腔室相连通。

4、可选地，所述阳极为多孔阳极，所述阴极为多孔阴极，所述腔室、所述多孔阴极以及所述多孔阳极三者形状大小相匹配，所述多孔阳极为碳基材料阳极，所述多孔阴极为泡沫金属阴极，所述活化剂为过渡金属氧化物基材料，所述过渡金属氧化物基材料原位生长于所述泡沫金属阴极上，所述第一导电金属网和所述第二导电金属网均为钛网。

5、可选地，所述阳极模组的数量为多个，全部所述阳极模组设置于所述绝缘分隔件的同一侧，且全部所述阳极模组自靠近所述绝缘分隔件的方向至远离所述绝缘分隔件的方向依次设置，任意相邻两个所述阳极模组之间均设置有绝缘结构，各个所述阳极模组的所述第一导电金属网均与所述直流电源的所述正极电连接。

6、可选地，所述绝缘外壳包括能够拆卸地相连的第一半壳和第二半壳，所述第一半壳与所述第二半壳相对的一端设置有第一凹槽，所述第二半壳与所述第一半壳相对的一端设置有第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽拼接形成所述腔室，全部所述阳极模组均设置于所述第一半壳内，所述阴极模组设置于所述第二半壳内。

7、可选地，所述绝缘分隔件包括第一绝缘垫和第二绝缘垫，所述第一绝缘垫夹紧于所述第一半壳和所述第二半壳之间，所述第一绝缘垫上设置有用于供所述抗生素废水和所述过硫酸盐药剂穿过的第一开孔，所述第二绝缘垫设置于所述第二半壳内，所述第二绝缘垫上设置有用于供所述抗生素废水和所述过硫酸盐药剂穿过的第二开孔。

8、可选地，所述绝缘外壳上设置有与所述腔室相连通的进水通道和出水通道，所述第一容器和所述第二容器均通过所述进水通道与所述腔室相连通，所述第三容器通过所述出水通道与所述腔室相连通。

9、可选地，所述反应器的数量为多个，多个所述反应器的腔室并联或者依次串联连通。

10、可选地，所述第一驱动装置为污水泵，所述第一容器、所述污水泵以及所述腔室依次连通，所述第二驱动装置为液压泵。

11、本发明还提供一种过流式催化氧化处理抗生素废水的方法，使用所述的过流式催化氧化处理抗生素废水的装置对所述抗生素废水进行处理包括以下步骤：

12、所述抗生素废水与所述过硫酸盐药剂混合后进入所述腔室内。

13、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

14、本发明提供的过流式催化氧化处理抗生素废水的装置反应器的绝缘外壳内设置有用于参与电催化处理的阳极和阴极以及用于活化过硫酸盐的活化剂。具体使用过程中，将过硫酸盐药剂和待处理的抗生素废水注入绝缘外壳内部腔室后，阳极能够发生电极反应产生羟基自由基和单线态氧，同时活化剂能够将过硫酸盐药剂中的过硫酸盐活化产生氧化能力强的硫酸根自由基和羟基自由基等氧化性自由基，氧化性自由基能够将抗生素废水中的有机物质氧化并转化为无毒、无害的小分子，进而实现抗生素废水的处理。另外，具体使用过程中，阳极失去的电子在参与电催化处理的同时还能够活化过硫酸盐，进而使溶液中能够产生更多的硫酸根自由基和羟基自由基，使得抗生素废水处理效果更好，处理效率更高。

15、可见，本发明提供的过流式催化氧化处理抗生素废水的装置能够将电催化氧化技术与过硫酸盐氧化技术联用，同时本发明提供的过流式催化氧化处理抗生素废水的装置抗生素废水处理效果优于电催化氧化技术和过硫酸盐氧化技术单独使用时二者的处理效果之和，抗生素废水处理效率高于电催化氧化技术和过硫酸盐氧化技术单独使用时二者的处理效率之和，本发明提供的过流式催化氧化处理抗生素废水的装置不仅能够将电催化氧化技术与过硫酸盐氧化技术联用，还产生了1+1>2的效果。