[发明专利]一种处理痕量抗生素废水的生物过滤装置及其工作方法

说明书

本发明公开了一种处理痕量抗生素废水的生物过滤装置及其工作方法，属于污水处理技术领域。包括外筒和内筒，内筒为透明材质，内筒嵌套在外筒内部，外筒和内筒形成双程降解设备，含抗生素的废水首先被小球藻吸附后在光源的光照下进行部分降解，然后进入内筒，被附着有小球藻和微生物共生体的聚醚型聚氨酯‑石墨烯复合泡沫填料完全接触氧化降解后由出水管排出。结构设计合理、绿色环保、能耗低，能够利用光降解和生物降解结合的方式高效去除废水中的抗生素，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种处理痕量抗生素废水的生物过滤装置及其工作方法。

背景技术

抗生素作为微生物产生的物质，可以抑制或破坏细菌，原生动物和真菌的生长。目前，抗生素主要用于人类疾病的治疗和畜禽养殖业和植物种植业中动植物疾病的预防与治疗。在中国，每年大约生产21万吨抗生素，90％主要用于国内农业和药物治疗，剩下10％出口国外。抗生素主要分为β-内酰胺类、大环内酯类、四环素类、喹诺酮类和磺胺类。

抗生素不能完全被人体或者其他生物利用，大部分药物可以保持其原结构不被代谢分解，通过人类和动物的排泄并经过污水处理厂、土壤溶淋等进入环境，因此在土壤、地表和地下水中均有可能存在抗生素。抗生素可能在水中发生水解，光解和生物降解作用，但由于抗生素的大量使用，水中残留的抗生素形成“假性持久性”现象。

抗生素既可以通过水的流动性进行远距离输送，也可以通过土壤进入地下水，甚至影响饮用水安全。目前，各类抗生素已在世界各地水体里检出，检测浓度在ng/L到μg/L之间。不同水体中抗生素的分布和浓度差异很大，抗生素在天然水体中含量低于生活污水，地下水含量低于地表水。目前，主要有以下几种方法用来处理抗生素污水：化学氧化法、生物降解法、膜分离法和物理吸附法等。

化学氧化法是利用ClO₂、O₃、KMnO₄、H₂O₂等化学物质的氧化性质，羟基自由基使抗生素大分子降解，但化学氧化只对几种特定抗生素具有良好的处理效果，因此在实际应用中有一定的局限性。

膜分离法具有能耗低、分离效率高、工艺简单、二次污染小、通用性强等优点，但膜材料的使用寿命短，成本高，限制了膜分离技术的广泛应用。吸附法具有操作简单、花费低、效率高和无二次污染等优点，但是吸附法不能彻底将抗生素降解。

生物降解法是在抗生素污水中加入碳源、氮源等营养物质培养细菌、真菌、原生动物和其他微生物，当这些微生物生长时，它们可以从水环境中获取有机物质，并将其代谢成无毒的小分子，以达到污水处理的效果。生物降解是一种比较成熟的方法，广泛应用于制药废水的处理。虽然净化效率高，但存在反应条件控制困难，处理周期长，结构要求高等缺点；同时，生物降解方法仅适用于低毒抗生素污水的处理，并且在处理过程中需要与其他方法耦合。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种处理痕量抗生素废水的生物过滤装置及其工作方法，结构设计合理、操作简便，能够利用光降解和生物降解结合的方式高效去除废水中的抗生素。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种处理痕量抗生素废水的生物过滤装置，包括外筒和内筒，内筒为透明材质，内筒嵌套在外筒内部，外筒和内筒之间形成环形腔室，内筒的一端与环形腔室连通，另一端与出水管连接；环形腔室内设有光源；外筒与进水管连接，进水管与出水管位于生物过滤装置的同一端；

外筒中悬浮有小球藻，内筒中填充有经人工挂膜的聚醚型聚氨酯-氧化石墨烯复合泡沫。

优选地，光源的波长为450～460nm的LED。

优选地，聚醚型聚氨酯-氧化石墨烯复合泡沫在内筒中的填充体积百分比为60％。