[發(fā)明專(zhuān)利]一種碳基增效劑協(xié)同催化過(guò)硫酸鹽的水處理方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810020493.3
• 申請(qǐng)日: 2018-01-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108178279A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫英;陳俊豪;蒲承君;劉航;于曉璐;賈璇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/72
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/72;C02F101/20;C02F103/20
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明屬于綠色生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)養(yǎng)殖廢水直接還田施用存在抗生素和重金屬的傳播風(fēng)險(xiǎn)，本發(fā)明以一種碳基材料作為增效劑，提供了一種新型的高級(jí)氧化處理重金屬及抗生素復(fù)合污染養(yǎng)殖廢水的方法，將農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈，在缺氧環(huán)境中熱解，得到綠色環(huán)保碳基材料增效劑。該材料配合過(guò)硫酸鹽能夠快速有效原位同時(shí)去除養(yǎng)殖廢水中重金屬和抗生素。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于綠色生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，提出一種利用碳基材料作為增效劑，協(xié)同原位催化過(guò)硫酸鹽去除養(yǎng)殖廢水中重金屬及抗生素的水處理方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生大量養(yǎng)殖廢水包括畜禽糞尿和發(fā)酵沼液。養(yǎng)殖廢水中含有豐富的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，具有廣闊的農(nóng)業(yè)資源化利用前景。但是糞尿與沼液等養(yǎng)殖廢水直接施用存在抗生素和重金屬的傳播風(fēng)險(xiǎn)，阻礙了資源化利用。因此如何有效地處理養(yǎng)殖廢水中重金屬及抗生素復(fù)合污染是養(yǎng)殖廢水資源化利用亟待解決的難題。

目前處理污染廢水的方法主要分為物理、化學(xué)、生物法，如絮凝沉淀、好氧&厭氧工藝、膜分離法等，這些方法針對(duì)工業(yè)廢水具有良好的處理效果，但對(duì)于養(yǎng)殖廢水，運(yùn)行費(fèi)用大，處理效果差，且破壞養(yǎng)殖廢水中的營(yíng)養(yǎng)成分，阻礙養(yǎng)殖廢水進(jìn)一步的資源化利用。

針對(duì)目前養(yǎng)殖業(yè)廢水無(wú)害化技術(shù)的空缺，以及廢水中含有Cu²⁺、Zn²⁺等重金屬和各類(lèi)獸用抗生素，本發(fā)明提出利用碳基增效劑協(xié)同催化過(guò)硫酸鹽原位同時(shí)去除養(yǎng)殖廢水中的重金屬和抗生素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種利用碳基材料作為增效劑，協(xié)同催化過(guò)硫酸鹽去除養(yǎng)殖廢水中重金屬及抗生素的水處理方法，以提高養(yǎng)殖廢水的農(nóng)田安全使用和資源化利用率。

碳基材料是一類(lèi)眾所周知的綠色環(huán)保材料，被廣泛的應(yīng)用為吸附材料。本發(fā)明中，將碳基材料作為協(xié)同催化過(guò)硫酸鹽增效劑，研究了其使用方法，取得了良好的效果。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：

一種碳基增效劑協(xié)同催化過(guò)硫酸鹽原位去除養(yǎng)殖廢水中重金屬及抗生素的水處理方法，其特征在于，(1)將碳基增效劑(源于農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈熱解產(chǎn)品)添加到養(yǎng)殖廢水中，混合后再加入過(guò)硫酸鹽進(jìn)行高級(jí)氧化處理；在重金屬與抗生素復(fù)合污染養(yǎng)殖廢水中同時(shí)原位去除重金屬和抗生素。

(2)處理后，通過(guò)靜置、過(guò)濾等方法，將碳基材料分離。

其中，在pH 4-10的養(yǎng)殖廢水中加入碳基增效劑，碳基增效劑吸附重金屬形成催化位點(diǎn)。催化加入的過(guò)硫酸鹽降解去除抗生素。

上述高級(jí)氧化水處理過(guò)程在0-40℃室溫條件下進(jìn)行，養(yǎng)殖廢水抗生素污染物濃度在10-1000μg/l范圍，重金屬(Cu²⁺、Zn²⁺等)污染物濃度在5-30mg/l范圍。添加碳基材料與所處理的養(yǎng)殖廢水的質(zhì)量相對(duì)比例通常在0.3-1mg/l之間。添加過(guò)硫酸鹽的加入量為與所處理養(yǎng)殖廢水的質(zhì)量比為0.3-1mg/l。

采用碳基材料作為協(xié)同催化增效劑后，在相同的過(guò)硫酸鹽投加量情況下，對(duì)抗生素的降解效果明顯提高。具體提高程度與加入的增效劑相對(duì)比例以及反應(yīng)條件有關(guān)。比較而言，在其他因素相同的情況下，處理溫度低于25℃，并且碳基材料投加量大于0.5mg/l時(shí)，提高效果顯著，且在pH4-10范圍內(nèi)均有較高的去除效果，適應(yīng)大部分養(yǎng)殖廢水pH條件，處理范圍廣泛。

與現(xiàn)有處理方法相比較，本發(fā)明提出的水處理方法具有顯著的效果：

(1)碳基材料是一類(lèi)多孔材料，是將農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈在缺氧環(huán)境中熱解得到的，具有較大比表面積和豐富的表面官能團(tuán)，在水中分散性好，能充分接觸水中污染物和過(guò)硫酸鹽。

(2)碳基材料具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，在本發(fā)明提出的水處理方法中表現(xiàn)了較好的穩(wěn)定性能夠在協(xié)同催化過(guò)硫酸鹽去除抗生素的同時(shí)，去除重金屬。