[发明专利]一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺

权利要求书

1.一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺，其特征在于该工艺集成了物理吸附、曝气吹脱、催化氧化、反应过程控制及磁性分离的技术优点，具体工艺步骤为：

（1）对含有大量有机污染物的制药废水进行预处理；

（2）预处理后的废水进入吸附-氧化-磁凝聚一体化装置，向反应装置中投加磁性纳米材料，同时进行曝气处理，通过控制曝气时的曝气量、曝气速度、曝气时间来控制反应器内的反应阶段：强曝阶段为催化氧化反应阶段，弱曝阶段为吸附反应阶段，停止曝气时为磁凝聚沉淀阶段；

（3）反应达到平衡时，磁凝聚沉淀后上部的混合体系进入后处理磁分离器实现固液分离；

（4）磁凝聚沉淀后的部分磁性纳米材料与后处理磁分离的磁性纳米材料进入再生单元，再生的磁性纳米材料经水洗涤后返回工艺循环使用。

2.根据权利要求1所述的一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺，其特征在于所投加的磁性纳米材料为纳米氧化铁、掺硅/铝纳米氧化铁、活性炭/氧化铁复合型纳米材料、粘土矿物/氧化铁复合型纳米材料、包埋氧化铁碳基纳米材料、包埋氧化铁磁性树脂纳米材料；材料的粒径为0.1~100nm，饱和磁化强度均在20 emu/g以上，投加量为500~15000mg/L。

3.根据权利要求1所述的一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺，其特征在于向反应器中所曝气体为空气、纯氧、臭氧、空气/纯氧、空气/臭氧混合气体。

4.根据权利要求1所述的一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺，其特征在于针对废水中污染物种类与废水水质，曝气对于反应过程的控制可采用以下两种方式实施：（a）强曝气阶段-弱曝气阶段-磁凝聚沉淀阶段，（b）弱曝气阶段-强曝气阶段-弱曝气阶段-磁凝聚沉淀阶段；每种曝气方式均可多次循环或对两种曝气方式进行组合使用。

5.根据权利要求1所述的一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺，其特征在于强曝气阶段反应器内V气：V水为8:1~20:1，反应时间为1min~100min；弱曝气阶段反应器内V气：V水为0.1:1~5:1，反应时间为5min~200min；磁凝聚沉淀阶段反应器内停止曝气，V气为0，磁絮体粒径为1~500um，沉降时间为5~60min；反应器内最终V固体：V水为 1:5~1:50。

6.根据权利要求1所述的一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺，其特征在于吸附、催化氧化、磁凝聚沉淀在一体化反应器内完成，一体化反 应器上方具有进水口、加药口，下方具有曝气口、排渣口与出水口。

7.根据权利要求1所述的一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺，其特征在于一体化反应器的反应条件为：温度为273K~363K，pH值为5~9。

8.根据权利要求1所述的一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺，其特征在于采用后处理磁分离系统对磁凝聚沉淀后上部的混合体系进行固液分离，所用磁分离方法为永磁或电磁感应高梯度磁分离器，磁分离设装置可采用辊筒式磁分离设备或磁盘式磁分离过滤装置，所需背景磁场强度在1000高斯以上。

9.根据权利要求1所述的一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺，其特征在于50%~90%磁凝聚沉淀后的磁性纳米材料与全部后处理磁分离的磁性纳米材料进入再生单元处理，再生后的纳米材料循环进入水处理系统。

10.根据权利要求1所述的一种利用磁性纳米材料和吸附-氧化-磁凝聚一体化装置的制药废水处理工艺，其特征在于采用酸碱再生剂及外加磁场对材料的吸附性、催化性与磁性进行再生处理；酸碱再生剂为重量百分比浓度为2%~10%的NaOH与HCl溶液，外加磁场强度在1000高斯以上，反应时间为10~180min，沉降时间为10~90min;纳米材料的吸附容量、催化活性及磁性分别可恢复至90%、95%、95%以上。