申请日2015.06.30
公开(公告)日2015.10.28
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明公开了一种厌氧自电解去除养殖废水中抗生素的方法及应用，包括如下步骤：(1)将养殖废水与厌氧颗粒污泥上清液混合，外接电阻，序批式启动厌氧自电解反应器，直至输出电压达到最大值并稳定，实现反应体系启动;(2)以养殖废水为底物连续流运行厌氧自电解反应器，稳定厌氧自电解体系运行，即可去除养殖废水中的抗生素。本发明涉及的厌氧自电解处理养殖废水方法无需外加电压，即可有效去除抗生素，克服了传统厌氧技术降解抗生素难题，且该方法操作条件温和，一般在常温、常压、接近中性的环境中工作，维护成本低，安全性强。具有经济、环保和前景好的优点。
权利要求书
1.一种厌氧自电解去除养殖废水中抗生素的方法，其特征在于，包括如 下步骤：
(1)将养殖废水与厌氧颗粒污泥上清液混合，外接电阻，序批式启动厌氧 自电解反应器，直至输出电压达到最大值并稳定，实现反应体系启动;
(2)以养殖废水为底物连续流运行厌氧自电解反应器，稳定厌氧自电解体 系运行，即可去除养殖废水中的抗生素。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中启动期间所述 养殖废水与厌氧颗粒污泥上清液的体积比为1：1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述养殖废水在 厌氧自电解体系中的水力停留时间至少为2d。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述输出电压达 到最大值并稳定至少需要12d。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述厌氧自电解反应器运 行的温度控制在30±5℃。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述厌氧自电解反 应器为圆柱聚四氟乙烯玻璃管，阳极为包裹反应器内壁的碳毡和填充于反应器 内的活性炭颗粒，所述碳毡用硝酸改性过，活性炭颗粒用丙酮预处理、硝酸改 性过;空气阴极为载有0～12.0mg/cm2MnO2催化剂的碳布，阴极内侧为一层 阳离子交换膜，阴阳极之间用钛丝作电子集流体。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述碳毡用硝酸改性的方法为：(1)用丙酮浸泡碳毡2～4h，然后用去 离子水清洗3～5次，再用去离子水浸泡、煮沸碳毡2～4h，最后烘干;(2)将 预处理后的碳毡阳极放入若干烧杯中，用浓HNO3浸泡4～6h，再用去离子水 洗涤至中性后，于120℃烘箱中烘干取出即可。
所述活性炭颗粒用硝酸改性的方法为：将活性炭放入若干烧杯中，用浓 HNO3浸泡4～6h，再用去离子水洗涤至中性后，于120℃烘箱中烘干取出即 可。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述活性炭颗粒的直 径为3～5mm。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述阴极负载MnO2催化剂的载量为0～8.0mg/cm2。
10.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述抗生素包括 金霉素、磺胺二甲嘧啶、罗红霉素、诺氟沙星。
说明书
一种厌氧自电解去除养殖废水中抗生素的方法
技术领域
本发明属于环境污染生物处理和生物能源技术领域，具体涉及一种有效去 除养殖废水中抗生素的厌氧自电解处理方法。
背景技术
20世纪40年代后期，自从发现抗生素对动物具有促进生长的作用，不同 种类抗生素相继添加到畜禽业饲料中，以促进畜禽生长、减少病害从而达到增 产、增重、提高饲料报酬的目的。我国每年大约XX吨抗生素添加到畜禽养殖 业饲料，主要包括四环素类、磺胺类、大环内脂类以及氟喹诺酮类抗生素。大 部分抗生素无法在动物体内降解吸收，均通过原始状态或者代谢产物形式排放 到养殖废水。近年来，我国畜禽业发展迅速，每年排放的养殖废水总量已超过 19亿t，成为大中城市的新兴污染源以及继工业废水、生活污水后的第三大污 染源。继而畜禽养殖废水抗生素污染亦已到了一个比较严重的程度，我国每年 大约有1800-5400t抗生素排放到环境当中污染环境。抗生素的存在会对周边 环境造成危害，导致细菌耐药性产生、动物性产品药物残留超标及环境污染等 一系列问题，给畜牧业生产和人类健康带来巨大危害。
养殖废水是一类高浓度有机废水，具有色度大、臭味大、高负荷、可生化 性强等特点。目前关于它们的处理大多局限于常规的生化处理，包括生态化工 艺和“固液分离-厌氧-好氧”人工处理工艺。然而养殖废水存在较大的兽用抗生 素污染负荷，同时抗生素对传统厌氧技术处理养殖废水稳定性具有严重障碍， 使得常规生化方法处理养殖废水难度进一步扩大。如何有效降解去除废水中的 抗生素、防止抗生素对水体环境的危害是处理养殖废水的一大重要问题。
发明内容
本发明克服上述养殖废水处理方式的缺陷，提供一种有效去除废水中抗生 素的厌氧自电解养殖废水方法。该法将无能耗微电解、微生物降解和生物电化 学工艺融为一体，在厌氧自电解去除养殖废水中污染物的同时，有效去除废水 中的抗生素。
本发明主要通过以下技术步骤实现的：
一种厌氧自电解去除养殖废水中抗生素的方法，包括如下步骤：
(1)将养殖废水与厌氧颗粒污泥上清液混合，外接电阻，序批式启动厌氧 自电解反应器，直至输出电压达到最大值并稳定，实现反应体系启动;
(2)以养殖废水为底物连续流运行厌氧自电解反应器，稳定厌氧自电解体 系运行，即可去除养殖废水中的抗生素。
步骤(1)中启动期间所述养殖废水与厌氧颗粒污泥上清液的体积比为1： 1。
步骤(1)中所述电压采用Keithley 2700数据采集器进行采集。
步骤(2)所述养殖废水在厌氧自电解体系中的水力停留时间至少为2d。
步骤(1)所述输出电压达到最大值并稳定至少需要12d。
所述厌氧自电解反应器运行的温度控制在30±5℃。
所述厌氧自电解反应器为圆柱聚四氟乙烯玻璃管，阳极为包裹反应器内壁 的碳毡和填充于反应器内的活性炭颗粒，所述碳毡用硝酸改性过，活性炭颗粒 用丙酮预处理、硝酸改性过;空气阴极为载有0～12.0mg/cm2MnO2催化剂的 碳布，阴极内侧为一层阳离子交换膜，阴阳极之间用钛丝作电子集流体。
所述碳毡用硝酸改性的方法为：(1)用丙酮浸泡碳毡2～4h，然后用去离 子水清洗3～5次，再用去离子水浸泡、煮沸碳毡2～4h，最后烘干;(2)将预 处理后的碳毡阳极放入若干烧杯中，用浓HNO3浸泡4～6h，再用去离子水洗 涤至中性后，于120℃烘箱中烘干取出即可。
所述活性炭颗粒用硝酸改性的方法为：将活性炭放入若干烧杯中，用浓 HNO3浸泡4～6h，再用去离子水洗涤至中性后，于120℃烘箱中烘干取出即 可。
所述活性炭颗粒的直径为3～5mm，填充量为300g。
所述阴极负载MnO2催化剂的载量为0～8.0mg/cm2。
所述抗生素包括金霉素、磺胺二甲嘧啶、罗红霉素、诺氟沙星。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)养殖废水厌氧自电解过程中，抗生素对厌氧自电解过程的产电性能存 在抑制作用但对出水水质影响不大，同时厌氧自电解过程能有效去除抗生素。
(2)养殖废水厌氧自电解方式操作条件温和，一般在常温、常压、接近中 性的环境中工作，这使得电池维护成本低，安全性强。