CN110510838A - 一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器，属于废水处理设备技术领域。主要包括移动支撑板、反应器主体、污水去药元件、好氧滤膜元件、厌氧滤膜元件、沉淀元件、控制元件、电源；通过添加药剂对污水中的非甾体抗炎药进行去除，通过好氧滤膜元件、厌氧滤膜元件对水体进行好氧和厌氧处理，利用微生物的代谢作用去除水体中的有机污染物，最后添加絮凝剂并通过超声波振荡器沉淀达标后回收利用，通过上述过程的处理，使污水达到再次利用的标准，能够节约水资源；本发明中的好氧滤膜抽屉、厌氧滤膜抽屉能够随时取出和放入，当好氧滤膜抽屉和厌氧滤膜抽屉的处理效果达不到排放标准时，可对其进行更换，增加污水处理的效果。

Description

一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器

技术领域

本发明涉及废水处理设备技术领域，具体是涉及一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器。

背景技术

非甾体抗炎药是一类不含有甾体结构的抗炎药，NSAIDs自阿司匹林于1898年首次合成后，100多年来已有百余种上千个品牌上市，这类药物包括阿司匹林、对乙酰氨基酚、吲哚美辛、萘普生、萘普酮、双氯芬酸、布洛芬、尼美舒利、罗非昔布、塞来昔布等，该类药物具有抗炎、抗风湿、止痛、退热和抗凝血等作用，在临床上广泛用于骨关节炎、类风湿性关节炎、多种发热和各种疼痛症状的缓解。

这些药物经人服用后不能全部被人体吸收，剩余部分会随尿液、粪便排出体外进入环境，而污水处理厂是其主要集聚地。作为一类新型污染物，现有毒性研究表明非甾体抗炎药会对青鳉鱼、斑马鱼、大型蚤、浮萍等水生生物产生生态毒性。药物的大量使用及滥用，使得该类物质及其活性组分被持续不断地输入到水体环境中，药物的特性(旋光性、半挥发性、极性及高毒性等点)和水体环境自身存在的演变规律决定了这些物质将在水体环境中进行持续不断地长距离迁移扩散，并形成普遍性累积，其归趋的不确定性给人类健康形成了不可预测的潜在风险。因此，如何在污水处理系统中有效去除非甾体抗炎药日益受到人们的关注。

现有的去除污水非甾体抗炎药的装置存在以下缺陷：1)主要去除污水非甾体抗炎药，去除后进行排放，不具备去除其他污染物的性能，且处理后的水体达不到回收利用的标准，造成水资源浪费；2)不具备水流缓冲装置，使水流长期对装置内的相关元件进行冲击，缩短装置使用寿命；3)利用常规的机械搅拌方式使试剂与污水的混合程度不高，影响去除非甾体抗炎药的效果，利用气流搅拌方式时，污水中的沉淀物溶液造成出气口堵塞，造成去除非甾体抗炎药的效果不佳。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可靠性高、操作简单方便、去除效果好的用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器。

本发明的技术方案是：一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器，主要包括移动支撑板、反应器主体、污水去药元件、好氧滤膜元件、厌氧滤膜元件、沉淀元件、控制元件、电源；所述反应器主体位于所述移动支撑板上端，反应器主体上端设有污水缓冲腔，且污水缓冲腔上设有添加口一，反应器主体内设有好氧腔、厌氧腔、搅拌腔，所述好氧腔与所述厌氧腔分别位于反应器主体内上端左右两侧，且好氧腔与污水缓冲腔相通，好氧腔下端与厌氧腔上端通过连接管连接，且连接处设有电磁阀一、抽液泵，所述搅拌腔位于反应器主体下端，且与厌氧腔相通，搅拌腔下端贯穿移动支撑板处设有出口，所述出口处设有电磁阀二，搅拌腔上设有添加口二；

所述污水去药元件包括混药盘、空压机一，所述混药盘水平设在污水缓冲腔内，且混药盘上均匀设有多个混药嘴，所述空压机一通过连接管与混药盘底端连接；

所述好氧滤膜元件包括抽屉卡槽一、好氧滤膜抽屉、曝气器、空压机二、缓冲框体一，所述抽屉卡槽一有多个，多个抽屉卡槽一两两一对由上至下分别设在好氧腔内壁，所述好氧滤膜抽屉有多个，每个好氧滤膜抽屉左右两侧与相对设置的抽屉卡槽一滑动连接，所述曝气器有多个，多个好氧滤膜抽屉通过曝气管道水平设在好氧腔底端，所述空压机二与曝气器连接，所述缓冲框体一底端设有弹簧伸缩杆一，所述弹簧伸缩杆一通过固定块水平设在好氧腔内，且位于好氧滤膜抽屉上端，缓冲框体一上设有多个缓冲板一，且多个缓冲板一呈网格状分布；

所述厌氧滤膜元件包括抽屉卡槽二、厌氧滤膜抽屉、缓冲框体二，所述抽屉卡槽二有多个，多个抽屉卡槽二两两一对由上至下分别设在厌氧腔内壁，所述厌氧滤膜抽屉有多个，每个厌氧滤膜抽屉左右两侧与相对设置的抽屉卡槽二滑动连接，所述缓冲框体二与缓冲框体一结构相同，缓冲框体二水平设在厌氧腔内；

所述沉淀元件包括超声波振荡器、清水暂存箱，所述超声波振荡器设在搅拌腔内，所述清水暂存箱通过连接管与搅拌腔底端连通，且连接处设有电磁阀三；

所述控制元件与电磁阀一、电磁阀二、抽液泵、空压机一、曝气器、空压机二、超声波振荡器电性连接；所述电源为电磁阀一、电磁阀二、抽液泵、空压机一、曝气器、空压机二、超声波振荡器提供电源。

进一步地，所述混药盘从上至下由三个直径依次增长的圆柱构成，且三个圆柱之间相互贯通，多个混药嘴分别设在每个圆柱的上端面，通过三个圆柱构成的阶梯状混药盘增大了混药盘的表面积，从而进一步增加了混药嘴数量，使污水与添加的药物试剂能够充分混合，对污水中的非甾体抗炎药去除效果好。

进一步地，所述混药嘴上端设有喷射套，且所述喷射套为压缩弹性橡胶套，且喷射套侧壁沿轴向均匀设有多个通气口，空压机压缩后的空气进入混药盘，在空气压力的作用下将喷射套冲击展开，空气经通气口进入污水缓冲腔内对污水和药物进行搅拌，当停止向混药盘内通气时，喷射套在重力的作用下压缩，将通气口封闭混药操作，避免因污水中的杂质堵塞通气口影响混药效率。

进一步地，所述移动支撑板一侧设有推手，移动支撑板下端设有滑动轮，通过推手和滑动轮方便移动本生物反应器至不同的污水污染处，操作简单方便。

进一步地，所述清水暂存箱内设有液位传感器，清水暂存箱外侧壁设有报警器，当清水暂存箱内处理后的水体液位较高时，液位传感器发送信号至控制元件，控制元件控制报警器报警，以便提醒工作人员进行处理，可靠性高。

更进一步地，所述沉淀元件还包括过滤沉渣板，所述过滤沉渣板有多个，多个过滤沉渣板两两一对，倾斜对称设在搅拌腔内壁左右两侧，加入絮凝剂后的水体中会产生絮状沉淀物，而絮状沉淀物不能直接通过倾斜设置的过滤沉渣板，而是经两侧相对设置过滤沉渣板向中心沉淀，再加上超声波振荡器对水体的超声震荡，使絮状沉淀物形成速率提高，因此沉淀元件能够缩短絮状沉淀物的沉淀周期，有效提升了沉淀效率，进而增大了水处理能力。

本发明的工作原理为：利用本发明的生物反应器去除污水中非甾体抗炎药对污水进行处理时，通过添加口一将处理污水和去除非甾体抗炎药的试剂同时添加至污水缓冲腔内，启动空压机一，空压机一将空气压缩至混药盘内，在空气压力的作用下将喷射套冲击展开，空气经通气口进入污水缓冲腔内对污水和药物进行搅拌，去除非甾体抗炎药的试剂将污水中的非甾体抗炎药去除后，水体进入好氧腔内，水体通过缓冲框体一上时，经呈网格状的多个缓冲板一以减少水流冲击力，同时，启动空压机二，空压机二将压缩后的空气经曝气器喷射至好氧腔内，通过好氧滤膜抽屉一级曝气器完成对水体的好氧处理，启动抽液泵，抽液泵将好氧处理后的水体抽至厌氧腔内，水体通过缓冲框体二上时，经呈网格状的多个缓冲板二以减少水流冲击力，然后通过厌氧滤膜抽屉对水体进行厌氧处理，经厌氧处理后的水体进入搅拌腔，启动超声波振荡器，并通过添加口二向搅拌腔内加入絮凝剂，超声波振荡器能够对水体进行超声震荡，使絮状沉淀物快速形成，絮状沉淀物不能直接通过倾斜设置的过滤沉渣板，而是经两侧相对设置过滤沉渣板向中心沉淀，打开电磁阀二，将沉淀物排出处理，处理后的清水流入清水暂存箱备用。

本发明的有益效果是:

(1)本发明通过添加药剂对污水中的非甾体抗炎药进行去除，通过好氧滤膜元件、厌氧滤膜元件对水体进行好氧和厌氧处理，利用微生物的代谢作用去除水体中的有机污染物，最后添加絮凝剂并通过超声波振荡器沉淀达标后回收利用，通过上述过程的处理，使污水达到再次利用的标准，能够节约水资源，具有环保的优点。

(2)本发明中的混药嘴上端设有喷射套，空压机压缩后的空气进入混药盘，在空气压力的作用下将喷射套冲击展开，空气经通气口进入污水缓冲腔内对污水和药物进行搅拌，当停止向混药盘内通气时，喷射套在重力的作用下压缩，将通气口封闭混药操作，避免因污水中的杂质堵塞通气口影响混药效率。

(3)本发明中的好氧滤膜抽屉、厌氧滤膜抽屉能够随时取出和放入，当好氧滤膜抽屉和厌氧滤膜抽屉的处理效果达不到排放标准时，可对其进行更换，增加污水处理的效果。

(4)本发明的水体通过缓冲框体一、缓冲框体二上时，经呈网格状的多个缓冲板一和多个缓冲板二以减少水流对好氧滤膜抽屉、厌氧滤膜抽屉的冲击力，增加装置的使用寿命。

(5)本发明的搅拌腔内的絮状沉淀物不能直接通过倾斜设置的过滤沉渣板，而是经两侧相对设置过滤沉渣板向中心沉淀，再加上超声波振荡器对水体的超声震荡，使絮状沉淀物形成速率提高，因此沉淀元件能够缩短絮状沉淀物的沉淀周期，有效提升了沉淀效率，进而增大了水处理能力。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是本发明的混药盘的结构示意图；

图4是本发明的喷射套的结构示意图；

图5是本发明的缓冲框体一的结构示意图；

图6是本发明的好氧滤膜抽屉的结构示意图。

其中，1-移动支撑板、10-推手、11-滑动轮、2-反应器主体、20-污水缓冲腔、200-添加口一、21-好氧腔、22-厌氧腔、23-搅拌腔、230-出口、231-电磁阀二、232-添加口二、24-电磁阀一、25-抽液泵、3-污水去药元件、30-混药盘、300-混药嘴、301-喷射套、3010-通气口、31-空压机一、4-好氧滤膜元件、40-好氧滤膜抽屉、41-好氧滤膜抽屉、42-曝气器、43-空压机二、44-缓冲框体一、440-弹簧伸缩杆一、441-缓冲板一、5-厌氧滤膜元件、50-抽屉卡槽二、51-厌氧滤膜抽屉、52-缓冲框体二、6-沉淀元件、60-超声波振荡器、61-清水暂存箱、610-电磁阀三、611-液位传感器、612-报警器、62-过滤沉渣板、7-控制元件。

具体实施方式

实施例：如图1、2所示一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器，主要包括移动支撑板1、反应器主体2、污水去药元件3、好氧滤膜元件4、厌氧滤膜元件5、沉淀元件6、控制元件7、电源；移动支撑板1一侧设有推手10，移动支撑板1下端设有滑动轮11，通过推手10和滑动轮11方便移动本生物反应器至不同的污水污染处，操作简单方便；反应器主体2位于移动支撑板1上端，反应器主体2上端设有污水缓冲腔20，且污水缓冲腔20上设有添加口一200，反应器主体2内设有好氧腔21、厌氧腔22、搅拌腔23，好氧腔21与厌氧腔22分别位于反应器主体2内上端左右两侧，且好氧腔21与污水缓冲腔20相通，好氧腔21下端与厌氧腔22上端通过连接管连接，且连接处设有电磁阀一24、抽液泵25，搅拌腔23位于反应器主体2下端，且与厌氧腔22相通，搅拌腔23下端贯穿移动支撑板1处设有出口230，出口230处设有电磁阀二231，搅拌腔23上设有添加口二232；

如图3、4所示，污水去药元件3包括混药盘30、空压机一31，混药盘30水平设在污水缓冲腔20内，且混药盘30上均匀设有13个混药嘴300，空压机一31通过连接管与混药盘30底端连接，混药盘30从上至下由三个直径依次增长的圆柱构成，且三个圆柱之间相互贯通，13个混药嘴300分别设在每个圆柱的上端面，通过三个圆柱构成的阶梯状混药盘30增大了混药盘30的表面积，从而进一步增加了混药嘴300数量，使污水与添加的药物试剂能够充分混合，对污水中的非甾体抗炎药去除效果好，混药嘴300上端设有喷射套301，且喷射套301为压缩弹性橡胶套，且喷射套301侧壁沿轴向均匀设有30个通气口3010，空压机31压缩后的空气进入混药盘30，在空气压力的作用下将喷射套301冲击展开，空气经通气口3010进入污水缓冲腔20内对污水和药物进行搅拌，当停止向混药盘30内通气时，喷射套301在重力的作用下压缩，将通气口3010封闭混药操作，避免因污水中的杂质堵塞通气口3010影响混药效率；

好氧滤膜元件4包括抽屉卡槽一40、好氧滤膜抽屉41、曝气器42、空压机二43、缓冲框体一44，抽屉卡槽一40有4个，4个抽屉卡槽一40两两一对由上至下分别设在好氧腔21内壁，如图6所示，好氧滤膜抽屉41有2个，每个好氧滤膜抽屉41左右两侧与相对设置的抽屉卡槽一40滑动连接，曝气器42有6个，6个好氧滤膜抽屉41通过曝气管道水平设在好氧腔21底端，空压机二43与曝气器42连接，如图5所示，缓冲框体一44底端设有弹簧伸缩杆一440，弹簧伸缩杆一440通过固定块水平设在好氧腔21内，且位于好氧滤膜抽屉41上端，缓冲框体一44上设有28个缓冲板一441，且多个缓冲板一441呈网格状分布；

厌氧滤膜元件5包括抽屉卡槽二50、厌氧滤膜抽屉51、缓冲框体二52，抽屉卡槽二50有4个，4个抽屉卡槽二50两两一对由上至下分别设在厌氧腔22内壁，厌氧滤膜抽屉51有2个，每个厌氧滤膜抽屉51左右两侧与相对设置的抽屉卡槽二50滑动连接，缓冲框体二52与缓冲框体一44结构相同，缓冲框体二52水平设在厌氧腔22内；

沉淀元件6包括超声波振荡器60、清水暂存箱61、过滤沉渣板62，超声波振荡器60设在搅拌腔23内，清水暂存箱61通过连接管与搅拌腔23底端连通，且连接处设有电磁阀三610，清水暂存箱61内设有液位传感器611，清水暂存箱61外侧壁设有报警器612，当清水暂存箱61内处理后的水体液位较高时，液位传感器611发送信号至控制元件71，控制元件71控制报警器612报警，以便提醒工作人员进行处理，可靠性高，过滤沉渣板62有4个，4个过滤沉渣板62两两一对，倾斜对称设在搅拌腔23内壁左右两侧，加入絮凝剂后的水体中会产生絮状沉淀物，而絮状沉淀物不能直接通过倾斜设置的过滤沉渣板62，而是经两侧相对设置过滤沉渣板62向中心沉淀，再加上超声波振荡器60对水体的超声震荡，使絮状沉淀物形成速率提高，因此沉淀元件6能够缩短絮状沉淀物的沉淀周期，有效提升了沉淀效率，进而增大了水处理能力；

控制元件7电磁阀一24、电磁阀二231、抽液泵25、空压机一31、曝气器42、空压机二43、超声波振荡器60、液位传感器611、报警器612电性连接，触摸显示屏70与控制元件71连接；电源为电磁阀一24、电磁阀二231、抽液泵25、空压机一31、曝气器42、空压机二43、超声波振荡器60、液位传感器611、报警器612提供电源。

利用本发明的生物反应器去除污水中非甾体抗炎药对污水进行处理时，通过添加口一200将处理污水和去除非甾体抗炎药的试剂同时添加至污水缓冲腔20内，启动空压机一31，空压机一31将空气压缩至混药盘30内，在空气压力的作用下将喷射套301冲击展开，空气经通气口3010进入污水缓冲腔20内对污水和药物进行搅拌，去除非甾体抗炎药的试剂将污水中的非甾体抗炎药去除后，水体进入好氧腔21内，水体通过缓冲框体一44上时，经呈网格状的多个缓冲板一441以减少水流冲击力，同时，启动空压机二43，空压机二43将压缩后的空气经曝气器42喷射至好氧腔21内，通过好氧滤膜抽屉41一级曝气器42完成对水体的好氧处理，启动抽液泵25，抽液泵25将好氧处理后的水体抽至厌氧腔22内，水体通过缓冲框体二52上时，经呈网格状的多个缓冲板二52以减少水流冲击力，然后通过厌氧滤膜抽屉51对水体进行厌氧处理，经厌氧处理后的水体进入搅拌腔23，启动超声波振荡器60，并通过添加口二232向搅拌腔23内加入絮凝剂，超声波振荡器60能够对水体进行超声震荡，使絮状沉淀物快速形成，絮状沉淀物不能直接通过倾斜设置的过滤沉渣板62，而是经两侧相对设置过滤沉渣板62向中心沉淀，打开电磁阀二231，将沉淀物排出处理，处理后的清水流入清水暂存箱61备用。

试验例

取某处受非甾体抗炎药污染的河流水体，通过粗滤过程去除水体中大颗粒杂质，然后取样量150L，均分为两份，分别为实验组和对照组，利用本发明的生物反应器对实验组的水体进行处理，利用现有的生物反应器对对照组的水体进行处理，得到水体中非甾体抗炎药的去除效果表。

其中，表1为本发明生物反应器去除废水中非甾体抗炎药前后效果对比表

表1：去除废水中非甾体抗炎药前后效果对比表

由表1可以看出，在相同浓度非甾体抗炎药污染的水体中，利用现有的生物反应器对水体中的非甾体抗炎药处理时，水体中布洛芬的去除率为30％，萘普生的去除率为36％，美洛昔康的去除率为45％，罗非昔布的去除率为42％；利用本发明的生物反应器对水体中非甾体抗炎药处理时，水体中布洛芬的去除率为90％，萘普生的去除率为92％，美洛昔康的去除率为95％，罗非昔布的去除率为98％。由此可得，本发明去除水体中非甾体抗炎的效果明显优于现有的生物反应器。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器，其特征在于，主要包括移动支撑板(1)、反应器主体(2)、污水去药元件(3)、好氧滤膜元件(4)、厌氧滤膜元件(5)、沉淀元件(6)、控制元件(7)、电源；所述反应器主体(2)位于所述移动支撑板(1)上端，反应器主体(2)上端设有污水缓冲腔(20)，且污水缓冲腔(20)上设有添加口一(200)，反应器主体(2)内设有好氧腔(21)、厌氧腔(22)、搅拌腔(23)，所述好氧腔(21)与所述厌氧腔(22)分别位于反应器主体(2)内上端左右两侧，且好氧腔(21)与污水缓冲腔(20)相通，好氧腔(21)下端与厌氧腔(22)上端通过连接管连接，且连接处设有电磁阀一(24)、抽液泵(25)，所述搅拌腔(23)位于反应器主体(2)下端，且与厌氧腔(22)相通，搅拌腔(23)下端贯穿移动支撑板(1)处设有出口(230)，所述出口(230)处设有电磁阀二(231)，搅拌腔(23)上设有添加口二(232)；

所述污水去药元件(3)包括混药盘(30)、空压机一(31)，所述混药盘(30)水平设在污水缓冲腔(20)内，且混药盘(30)上均匀设有多个混药嘴(300)，所述空压机一(31)通过连接管与混药盘(30)底端连接；

所述好氧滤膜元件(4)包括抽屉卡槽一(40)、好氧滤膜抽屉(41)、曝气器(42)、空压机二(43)、缓冲框体一(44)，所述抽屉卡槽一(40)有多个，多个抽屉卡槽一(40)两两一对由上至下分别设在好氧腔(21)内壁，所述好氧滤膜抽屉(41)有多个，每个好氧滤膜抽屉(41)左右两侧与相对设置的抽屉卡槽一(40)滑动连接，所述曝气器(42)有多个，多个好氧滤膜抽屉(41)通过曝气管道水平设在好氧腔(21)底端，所述空压机二(43)与曝气器(42)连接，所述缓冲框体一(44)底端设有弹簧伸缩杆一(440)，所述弹簧伸缩杆一(440)通过固定块水平设在好氧腔(21)内，且位于好氧滤膜抽屉(41)上端，缓冲框体一(44)上设有多个缓冲板一(441)，且多个缓冲板一(441)呈网格状分布；

所述厌氧滤膜元件(5)包括抽屉卡槽二(50)、厌氧滤膜抽屉(51)、缓冲框体二(52)，所述抽屉卡槽二(50)有多个，多个抽屉卡槽二(50)两两一对由上至下分别设在厌氧腔(22)内壁，所述厌氧滤膜抽屉(51)有多个，每个厌氧滤膜抽屉(51)左右两侧与相对设置的抽屉卡槽二(50)滑动连接，所述缓冲框体二(52)与缓冲框体一(44)结构相同，缓冲框体二(52)水平设在厌氧腔(22)内；

所述沉淀元件(6)包括超声波振荡器(60)、清水暂存箱(61)，所述超声波振荡器(60)设在搅拌腔(23)内，所述清水暂存箱(61)通过连接管与搅拌腔(23)底端连通，且连接处设有电磁阀三(610)；

所述控制元件(7)与电磁阀一(24)、电磁阀二(231)、抽液泵(25)、空压机一(31)、曝气器(42)、空压机二(43)、超声波振荡器(60)电性连接；所述电源为电磁阀一(24)、电磁阀二(231)、抽液泵(25)、空压机一(31)、曝气器(42)、空压机二(43)、超声波振荡器(60)提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器，其特征在于，所述混药盘(30)从上至下由三个直径依次增长的圆柱构成，且三个圆柱之间相互贯通，多个混药嘴(300)分别设在每个圆柱的上端面。

3.根据权利要求2所述的一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器，其特征在于，所述混药嘴(300)上端设有喷射套(301)，且所述喷射套(301)为压缩弹性橡胶套，且喷射套(301)侧壁沿轴向均匀设有多个通气口(3010)。

4.根据权利要求1所述的一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器，其特征在于，所述移动支撑板(1)一侧设有推手(10)，移动支撑板(1)下端设有滑动轮(11)。

5.根据权利要求1所述的一种用于污水中非甾体抗炎药去除的序批式生物反应器，其特征在于，所述清水暂存箱(61)内设有液位传感器(611)，清水暂存箱(61)外侧壁设有报警器(612)。