CN111807461A - 一种基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，包括反应筒体、紫外线灯和催化剂仓；反应筒体上设置有进水口和排水口，反应筒体内壁布置有成对超声波换能器，呈对称等距分布，各超声波换能器均与外部的超声波发生器连接，用以诱发超声空化现象；紫外线灯固定在反应筒体中；催化剂仓通过输料管与反应筒体相连接，输料管上设置控制催化剂进入筒体中的泵体。TiO2催化剂进入反应筒体中，加速紫外线对抗生素的光解反应。上述装置，通过耦合光催化与超声空化工艺，强化空化能量密度，提高光催化的效果，高效协同对抗生素废水进行降解，效果好，可放大性好，处理量大，可连续作业，成本低，不产生二次污染，在废水降解领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及通过耦合光催化与超声空化工艺降解抗生素废水的一体式装置，属于抗生素废水处理技术领域。
背景技术
抗生素废水是目前公认的毒性强、处理难度大的工业废水之一。废水中含有高浓度有机物和悬浮固体颗粒，化学需氧量较高，如果不经过处理就排放，将破坏天然水质的自净能力，引起水质污染。因此如何处理抗生素废水的问题变得越来越重要。
目前，处理抗生素废水的常见方法包括生物法、物理法等。生物法是处理抗生素废水的常用方法之一，可处理高COD的抗生素废水，但由于微生物对有机物的氧化不彻底，降解后水体COD往往仍较高，且降解周期较长，对髙浓度、高毒性的有机污染物还受到污染物浓度和毒性的限制，使得抗生素污染物易于逃脱生物法的处理而最终残留于终端水体中。其次生物处理技术还存在着占地面积大、易导致微生物死亡等问题，在适用范围上受到了一定限制。因此生物法并不是去除抗生素废水的理想方法。采用物理法直接降解抗生素废水需要消耗物料较多、药剂较多，接触时间较长，运行成本高，因此单一的物理法不适用于大规模抗生素污水处理。
对于处理废水问题，光催化剂具有低能耗、可持续利用和环境友好的优势。光催化剂降解抗生素常用的有单一半导体催化剂、复合半导体催化剂、贵金属沉淀、过渡金属离子掺杂、固溶体结构可见光催化剂等。将光催化与氧化剂相结合，能够明显提升抗生素降解效果。
空化现象是指当压力降至低于饱和蒸汽压时，溶解在流体中的气体会释放出来，同时流体汽化而产生大量气泡，空化泡在随流体进一步流动的过程中，周围压力增大时，气泡发生溃灭，并以热和冲击波的形式释放出巨大的能量，所产生的能量可以将水分子分解成·H和·OH，其中·OH具有强氧化性。在大多数情况下，使用水力空化技术降解废水中的污染物并不高效；然而，它们可以有效地消除废水的部分特定化合物，从而有利于下一步的处理。
CN108658373A的发明中公开了一种羟基自由基去除制药废水中抗生素的组合系统，利用高级氧化技术和水力空化技术进行废水中抗生素的降解。该发明既可以作为预处理工艺提高抗生素制药废水的可生化性，也可以进一步对抗生素废水进行深度处理，利用羟基自由基强氧化性去除废水中的抗生素，同时氧化处理废水中难生物降解的有机污染物。
任何单一技术都不能彻底实现抗生素的降解，急需一种高效、适应性强、易控制、结构简单、效率高的复合装置实现抗生素的深度降解。
发明内容
本发明针对抗生素废水降解存在的问题，提出一种使抗生素废水降解过程更充分、更有效的一种基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，为高效、快速、工业化处理抗生素制药废水提供一种新途径。
本发明所述装置采用以下技术方案：
该装置，包括反应筒体、紫外线灯和催化剂仓。
所述反应筒体为圆柱形空心结构，筒体上设置有进水口和排水口，筒体内壁布置有超声波换能器，各超声波换能器均与外部的超声波发生器连接；所述紫外线灯管通过垫圈固定在反应筒体中央，以达到最佳光催化效果；所述催化剂仓通过输料管与反应筒体相连接，其内放置TiO2催化剂，TiO2催化剂通过泵体控制进入筒体中。反应筒体上设置有进水口和排水口，进水口设置在反应筒体一端上侧，排水口设置在反应筒体另一端下侧，便于废水在重力的作用下的流入与排出。进水口和排水口设置有调节阀，用以控制废水流入与流出反应筒体。
所述超声波换能器以每排2～8个、共2～6排、等间距的形式沿轴向与周向嵌入于反应筒体内壁。
所述超声波发生器数量为1～4个，频率为20kHz以上，单机功率为1500～3000W。
所述紫外线灯为2～12个，沿周向按圆形等距分布在反应筒体内，并与反应筒体内壁保持一定的距离：20～50mm。
所述紫外线灯贯穿于反应筒体，两端分别与反应筒体两端面内侧通过螺纹与垫圈连接，能够更好地保护紫外线灯不受损。
所述紫外线灯功率为15～100W。
所述催化剂仓安装在反应筒体顶部外侧，并通过输料管与反应筒体相连接，所述输料管上安装有泵体，用以控制催化剂进入反应筒体，所述催化剂为TiO2催化剂，催化剂TiO2浓度为1.5～3.5mg/L，用以配合紫外线灯实现对废水中抗生素的光催化。
所述进水口、排水口以及输料管与反应筒体连接处均设有垫圈，以防止废水由反应筒体内流出。
上述装置降解抗生素废水的过程是：
调节废水pH至3.5～4.5，经进水口进入反应筒体后，外部的超声波发声器把电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，传递到超声换能器，超声波换能器将电能转化为声能，产生高频超声波。超声波作用于废水中，诱发超声空化现象，降解废水中抗生素。与此同时催化剂仓通过输料管将TiO2催化剂输送至反应筒体中，并在紫外线灯的照射下充分氧化降解抗生素，经多重降解后的废水由排水口流出。
上述结构与工艺参数均由实际降解实验所得。
光催化的反应机理为半导体TiO2受到紫外线照射并吸收光能,当其价带电子受到大于或等于禁带的光能照射时，会被激发而跃迁到导带之中，此时价带上会形成正电形空穴(光生空穴)，导带上会产生具有高活性的电子，从而形成了生电子一空穴对，并对废水中的抗生素进行氧化作用，从而促进了抗生素的降解。超声空化的机理为当超声波在液体中传播时，随着声波在稀疏相位(负压相)与密集相位(正压相)交替循环时，空化泡将会产生、塌缩以及溃灭，随之在其极小周围内产生瞬间的高温高压，形成强烈的冲击波和高速射流，产生强氧化性羟基自由基·OH，不仅可以氧化分解抗生素，更可极大促进光催化的降解反应速率。此外，超声产生的空化效应可不间断冲洗光催化剂表面，使光催化剂保持较高的光催化性能。
本发明采用光催化耦合超声空化效应降解废水抗生素，采用结构简单的一体化装置，使二者有机结合，协同降解，将流程简单化，大幅提高降解抗生素的效率与经济效益。本发明具有以下特点：
1.本发明所述装置结合光催化和超声空化工艺协同降解抗生素废水，远远比单独使用光催化或超声空化的方法效率高(效率可提高2～3倍)，具有高效性；
2.本发明所述装置工作状态为常压结构简单，适应性强，操作方便，安全可靠，且便于维修；
3.本发明所述装置利用空化效应不间断冲洗光催化剂表面，使光催化剂始终保持较高性能；
4.本发明所述装置采用电力作为动力来源，不受环境因素的影响，可根据需求随用随开，具有很高的灵活性，环保高效；
5.本发明所述装置不局限于降解抗生素废水，对于其他类型的有机废水也预计拥有良好的处理效果；
6.本发明所述装置的结构与工艺参数均由实际降解实验所得。
附图说明
图1是本发明基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置的结构示意图。
图2是本发明中超声波换能器及紫外线灯的分布示意图。
图3是本发明中抗生素废水降解的工艺流程图。
图中：1.反应筒体，2.进水口，3.紫外线灯，4.超声波换能器，5.催化剂仓，6.催化剂泵，7.排水口，8.调节阀，9.超声波发生器，10.调节阀。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，包括反应筒体1、紫外线灯3和催化剂仓5。
所述反应筒体1为圆柱形筒体，其上设置有进水口2与排水口7，反应筒体内设置有紫外线灯3与催化剂仓5。所述紫外线灯3通过垫圈配合固定在反应筒体1中央，以达到最佳光催化效果；催化剂仓5通过输料管与反应筒体1相连接，其内放置TiO2催化剂，TiO2催化剂通过催化剂泵6的控制进入筒1体中，催化剂TiO2浓度为1.5～3.5mg/L，使得废水中的抗生素被充分降解。
所述进水口2设置在反应筒体1一端上侧，排水口7设置在反应筒体1另一端下侧，便于废水在重力的作用下的流入与排出。所述进水口2与调节阀8一端连接，调节阀8另一端连接进水管，通过调节阀8的限流作用来控制废水流入反应筒体1。所述排水口7与调节阀8一端连接，调节阀8另一端连接排水管，通过调节阀8的限流作用来控制废水排出反应筒体1。所述进水口2与调节阀8的连接方式为螺纹连接，所述排水口7与调节阀10的连接方式为螺纹连接。
所述反应筒体1内壁固定有超声波换能器4，各个超声波换能器4均与超声波发生器9连接。所述超声波换能器4以每排2～8个、共2～6排、等间距的形式沿轴向与周向嵌入于定子内壁。超声波发生器9数量为1～4个，频率为20kHz以上，单机功率为1500～3000W。换能器分布在反应筒体1内侧，产生的能量衰减小，能量密度高。超声波诱发的超声空化不仅可降解抗生素，还可大大提高光催化反应效率，促进羟自由基的生成，促进处理效果。
所述紫外线灯3为2～12个，沿圆周方向按圆形等距分布在反应筒体1内，并与反应筒体1内壁保持一定的距离：20～50mm，能够保证反应筒体1中不同区域所受光照强度相同，使得光催化反应能够高效进行，从而最大限度地进行抗生素降解。
所述紫外线灯3贯穿于反应筒体1，两端分别与反应筒体1的两个端面内侧通过螺纹连接，并在连接处安装有垫圈，通过施加垫圈能够更好地保护紫外线灯3不受损。
所述催化剂仓5安装在反应筒体1顶部外侧，并通过输料管6与反应筒体1相连接，所述输料管与催化剂仓5的连接方式为螺纹连接，连接处设置有垫圈以保证装置的密封性。所述输料管上安装有催化剂泵6，用以控制催化剂进入反应筒体1的剂量，所述催化剂为TiO2，用以配合紫外线灯3实现对废水中抗生素的光催化。
所述进水口2、排水口7以及输料管与反应筒体1连接处均设有垫圈，以防止废水由反应筒体1内流出，保证装置的密封性。
本发明的工作流程如下：
废水调节pH至3.5～4.5后，打开进水口2的调节阀8，废水经进水口2进入反应筒体1，在超声波换能器4的作用下发生空化现象，降解水中抗生素。与此同时打开输料管上的泵体6，使得催化剂仓5通过输料管6将TiO2催化剂输送至反应筒体1中，并在紫外线灯3的照射下充分氧化降解抗生素。通过耦合超声空化效应与光催化降解废水中的抗生素，使二者有机结合，协同降解，大幅地提高了降解抗生素的效率与经济效益。
最后废水经多重降解之后，打开排水口7的调节阀10，处理后的废水由排水口7流出，完成该装置对废水中抗生素的降解。
上述装置降解抗生素废水的过程如图3所示，所用设施包括废水池、格栅池、调节池、搅拌器、PH调节池、本发明反应器和收集池。废水池、格栅池、调节池、搅拌器、pH调节池和收集池均为现有技术，采用现有结构。
抗生素废水流入格栅池，过滤到废水中的大颗粒杂物，然后流入调节池均衡水质和水量。然后废水经过搅拌器进入pH调节池，将废水调制成最符合光催化及超声空化需求的pH值，然后流入本发明所述装置，废水经装置降解后，最终流入收集池。
抗生素废水流入格栅池，过滤到杂物，然后流入调节池均衡水质和水量，然后经过搅拌器进入pH调节池，将废水pH调节至最符合光催化及超声空化需求的值3.5～4.5，然后流入本发明所述装置进行降解。废水经进水口2进入反应筒体1后，废水在超声波换能器4的作用下发生空化现象，降解水中抗生素。与此同时催化剂仓5通过输料管将TiO2催化剂输送至反应筒体1中，并在紫外线灯3的照射下充分氧化降解抗生素。最后废水经多重降解之后，由排水口7流出。
为检验上述装置的有效性，对超声波、光催化、联合降解三种情况进行试验。室温条件下，取4L的某厂抗生素生产废水，其COD含量为14400mg/L，使用本装置(结构参数:换能器每排均布6个，共6排；紫外线灯为8个，以正八边形等距分布；紫外线灯距筒体内壁50mm)在40W照射，超声波发生器功率2500W，TiO2浓度为2mg/L,pH值为4的处理条件下，25分钟后，废水的COD下降了92.2％。单纯使用光催化或超声空化在上述条件下对该废水进行处理，其COD下降均不明显(小于25％)。由此可见本发明所述装置对有机废水降解的高效性。
Claims (8)
1.一种基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，其特征是，包括反应筒体、紫外线灯和催化剂仓；反应筒体上设置有进水口和排水口；反应筒体内壁布置有成对超声波换能器，超声波换能器在筒体上呈对称等距分布，各超声波换能器均与外部的超声波发生器连接，用以诱发超声空化现象；紫外线灯贯穿固定于反应筒体内部，两端分别与反应筒体两端面内侧连接；催化剂仓通过输料管与反应筒体相连接，由催化剂泵控制催化剂的用量，输料管上设置控制催化剂进入筒体中的阀门，用以加速紫外线光解反应。
2.根据权利要求1所述基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，其特征是，所述超声波换能器以每排2～8个、共2～6排、等间距的形式沿轴向与周向嵌入于反应筒体内壁。
3.根据权利要求1所述基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，其特征是，所述超声波发生器数量为1～4个，频率为20kHz以上，单机功率为1500～3000W。
4.根据权利要求1所述基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，其特征是，所述紫外线灯功率为15～100W。
5.根据权利要求1所述基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，其特征是，所述紫外线灯为2～12个，沿周向按圆形排列等距分布在反应筒体内。
6.根据权利要求1所述基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，其特征是，所述紫外线灯距筒体内壁20～50mm。
7.根据权利要求1所述基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，其特征是，所述催化剂仓内放置TiO2催化剂，催化剂TiO2浓度为1.5～3.5mg/L。
8.根据权利要求1所述基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置，其特征是，所述进水口废水的pH为3.5～4.5。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112209546A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-12 | 张家港东艺超声有限公司 | 一种超声波协助光催化的处理装置及方法 |
| CN115319645A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-11-11 | 雷索智能科技(苏州)有限公司 | 一种用于回收废弃稀土抛光粉的装置及其使用方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205740430U (zh) * | 2016-06-07 | 2016-11-30 | 徐州工程学院 | 超声波协助光催化降解有机废水的装置 |
| KR20190105827A (ko) * | 2018-03-06 | 2019-09-18 | 김학민 | 초음파 작용 및 광촉매 반응을 이용하여 수처리를 하는 방법 및 시스템 |
-
2020
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205740430U (zh) * | 2016-06-07 | 2016-11-30 | 徐州工程学院 | 超声波协助光催化降解有机废水的装置 |
| KR20190105827A (ko) * | 2018-03-06 | 2019-09-18 | 김학민 | 초음파 작용 및 광촉매 반응을 이용하여 수처리를 하는 방법 및 시스템 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112209546A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-12 | 张家港东艺超声有限公司 | 一种超声波协助光催化的处理装置及方法 |
| CN112209546B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-07-12 | 张家港东艺超声有限公司 | 一种超声波协助光催化的处理装置及方法 |
| CN115319645A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-11-11 | 雷索智能科技(苏州)有限公司 | 一种用于回收废弃稀土抛光粉的装置及其使用方法 |
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