[發(fā)明專利]一種三維?類電芬頓降解喹諾酮類抗生素的水處理系統(tǒng)及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710949000.X
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107473540A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于衍真;李雪;范麗莎;閆廣勇;張繼超;王娟婷
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯理工學(xué)院
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè))37240
• 代理人: 高強(qiáng)

1.一種三維-類電芬頓降解喹諾酮類抗生素的水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括反應(yīng)器(4)、供水裝置、曝氣裝置、加藥裝置和電源(5)，所述供水裝置、所述曝氣裝置和所述加藥裝置分別連通所述反應(yīng)器(4)；

所述反應(yīng)器(4)包括三維-類電芬頓反應(yīng)區(qū)和生物濾料反應(yīng)區(qū)(18)，所述三維-類電芬頓反應(yīng)區(qū)的底部為主電極陽極(7)，頂部為主電極陰極(8)，所述電源(5)的正負(fù)極分別電連接所述主電極陽極(7)和所述主電極陰極(8)，所述主電極陽極(7)和所述主電極陰極(8)之間填充硫鐵礦焙燒渣基Co/Fe⁰粒子電極(12)，所述主電極陽極(7)、所述硫鐵礦焙燒渣基Co/Fe⁰粒子電極(12)和所述主電極陰極(8)構(gòu)成三維-類電芬頓反應(yīng)區(qū)；

所述生物濾料反應(yīng)區(qū)(18)位于所述三維-類電芬頓反應(yīng)區(qū)下方，所述生物濾料反應(yīng)區(qū)(18)內(nèi)填充生物濾料，所述生物濾料反應(yīng)區(qū)(18)和所述三維-類電芬頓反應(yīng)區(qū)之間固定有雙層多孔承托板(15)，所述雙層多孔承托板(15)位于所述主電極陽極(7)的下方，所述加藥裝置連通所述雙層多孔承托板(15)兩層之間的空隙；

所述三維-類電芬頓反應(yīng)區(qū)的上方設(shè)置有反沖洗進(jìn)水口(19)，所述生物濾料反應(yīng)區(qū)(18)的下方設(shè)置有反沖洗出水口(20)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維-類電芬頓降解喹諾酮類抗生素的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述硫鐵礦焙燒渣基Co/Fe⁰粒子電極(12)由以下重量份數(shù)的組分組成：骨料40～50份，成孔劑8～12份，活化劑10～35份，粘合劑20～30份；其中，所述活化劑為Co、Fe⁰，所述骨料為硫鐵礦焙燒渣。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三維-類電芬頓降解喹諾酮類抗生素的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述硫鐵礦焙燒渣基Co/Fe⁰粒子電極(12)的制備方法為：

將硫鐵礦焙燒渣進(jìn)行充分浸泡、清洗，烘干后冷卻至室溫，置于磨球機(jī)中研磨成粉，使用80目的篩網(wǎng)篩分，得到硫鐵礦焙燒渣骨料備用；將原料充分混合后滾動成球，然后置于25～35℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)8～15日，得到硫鐵礦焙燒渣基Co/Fe⁰粒子電極(12)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三維-類電芬頓降解喹諾酮類抗生素的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述主電極陽極(7)為PANI/Ti主電極陽極，所述PANI/Ti主電極陽極為負(fù)載聚苯胺的多孔鈦網(wǎng)；所述主電極陰極(8)為碳纖維。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三維-類電芬頓降解喹諾酮類抗生素的水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器還包括曝氣區(qū)，所述曝氣區(qū)位于所述生物濾料反應(yīng)區(qū)(18)的下方，所述曝氣區(qū)與所述生物濾料反應(yīng)區(qū)(18)之間固定有單層多孔承托板(17)，所述曝氣裝置連通所述曝氣區(qū)，所述曝氣區(qū)的底部開設(shè)有進(jìn)水口和反沖洗出水口(20)，述供水裝置通過所述進(jìn)水口連通所述反應(yīng)器，所述三維-類電芬頓反應(yīng)區(qū)的頂部開設(shè)有出水口(16)和反沖洗進(jìn)水口(19)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的一種三維-類電芬頓水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述供水裝置包括依次連通的水箱(1)、蠕動泵(3)和進(jìn)水管(2)，所述蠕動泵(3)通過所述進(jìn)水管(2)連通所述進(jìn)水口。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種三維-類電芬頓水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述曝氣裝置包括依次連通的空壓機(jī)(9)、進(jìn)氣管(10)和溶氣板(11)，所述溶氣板(11)位于所述曝氣區(qū)內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種三維-類電芬頓水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述加藥裝置包括依次連通的加藥箱(13)和加藥管(14)，所述加藥管(14)連通所述雙層多孔承托板(15)的兩層之間的空隙。

9.一種用于權(quán)利要求1所述的三維-類電芬頓降解喹諾酮類抗生素的水處理系統(tǒng)的水處理方法，其特征在于，所述方法包括：

制備硫鐵礦焙燒渣基Co/Fe⁰粒子電極(12)和主電極陽極(7)；

將所述反應(yīng)器(4)、供水裝置、曝氣裝置、加藥裝置和電源(5)按照上述結(jié)構(gòu)組裝好；

主電極陽極(7)、主電極陰極(8)和硫鐵礦焙燒渣基Co/Fe⁰粒子電極(12)構(gòu)成三維粒子電極體系，通過加藥裝置向所述反應(yīng)器(4)中加入過硫酸鹽，通過供水裝置向反應(yīng)器(4)中通入污水，使帶有過硫酸鹽的污水進(jìn)入三維粒子電極反應(yīng)體系構(gòu)成三維-類電芬頓反應(yīng)，強(qiáng)化產(chǎn)生硫酸根自由基，粒子電極基體中的過渡金屬在電場的作用下催化產(chǎn)生羥基自由基，兩者共同有效降解污水中的喹諾酮類抗生素。