[发明专利]紫外/过氧乙酸对村镇污水中难降解抗生素的去除及应用

说明书

本发明公开了一种紫外/过氧乙酸(UV/PAA)去除村镇污水中难降解抗生素的方法，在含有抗生素的水中加入氧化剂过氧乙酸，并用紫外照射混合溶液，通过紫外光活化过氧乙酸产生强氧化性自由基，以及紫外直接光解和过氧乙酸氧化这三者的作用来协同降解污水中的难降解抗生素。本发明基于UV紫外线照射的光催化高级氧化技术，利用紫外光活化产生强氧化性自由基对抗生素进行氧化去除，具有处理效率高、二次污染少、操作简便、成本较低等特点。

技术领域

本发明属于水处理技术与应用领域，涉及污水中难降解抗生素的去除方法。

背景技术

近年来，在环境水体中经常检测到多种类型的抗生素，它们对生态系统和人类可能产生的毒理作用引起了公众的广泛关注。从典型的抗生素使用情况来看，以土霉素(OTC)为代表的四环素类兽用抗生素被长期以低剂量浓度添加于动物饲料中，用于促进家畜、家禽和鱼类的生长同时维持动物健康，且兽用抗生素使用量远远高于人用。同时已有研究表明，在所使用的兽用抗生素中仅有少量被动物吸收利用，大部分仍会通过尿和粪便以母体或代谢产物的形式进入污水处理厂或土壤环境。

村镇居民对于抗生素危害的认识还未普及，农村地区抗生素滥用现象依旧普遍。此外，现阶段我国村镇生活污水处理程度较低，村镇生活污水处理设施对抗生素的去除效果不理想，其中土霉素作为一类常用的难降解兽用抗生素在村镇污水中被频繁检出。以土霉素为代表的四环素类抗生素药物生物降解性能较差，并含有二甲胺基团，在消毒过程中具备较高的亚硝胺类消毒副产物的生成潜能，这势必会对尾水的再生利用产生潜在风险。因此，很有必要对此类抗生素高效去除方法进行进一步研究与验证。

根据水体中残留的兽药类抗生素具有毒性强、成分复杂、处理难度较大等特点，高级氧化法在处理此类难降解抗生素废水处理领域有着广阔的应用前景。其中基于UV紫外线照射的光催化高级氧化技术，具有氧化效果好，无二次污染等特点。其中均相紫外光驱动的高级氧化技术(如UV/H₂O₂)比非均相光催化过程(如UV/TiO₂)更具潜力。这是由于非均相处理工艺存在二次污染以及需要在载体上固定催化剂的限制，并且它会比基于均相紫外光驱动的高级氧化技术更昂贵。

紫外与过氧乙酸(PAA)偶联可以改善消毒效率，并且紫外可以活化过氧乙酸产生羟基自由基(·OH)，从而可以更有效地去除难降解有机物。现有的研究表明，单独采用过氧乙酸对污水进行效果受投加剂量的影响很大，过氧乙酸投加剂量低，处理效果较差，但过高的过氧乙酸投加量则会影响出水水质。因此，与现在的消毒工艺结合，对污染物进行强化去除是一个有效途径。UV消毒产生的消毒副产物少，对污染物有一定的去除效果，但是其对致病性微生物灭活不持久，而过氧乙酸对微生物的灭活持久。过氧乙酸作为一种廉价有效的水处理氧化剂，在欧洲和美国的应用越来越普遍，可预见我国在不久的将来也将逐渐使用过氧乙酸，具有良好的应用价值。但是对于过氧乙酸的研究大多集中在其消毒效能上，对其高级氧化的研究偏少。因此将紫外与过氧乙酸联用高级氧化作用降解抗生素具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种污水中难降解抗生素的去除方法。本技术工艺简单，原料广且成本较低，符合实际生产需要，在水处理降解有机物等方面具有较大的工业化应用潜力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种污水中难降解抗生素的去除方法，在含有抗生素的水中加入氧化剂，并用低压汞灯发出的紫外光照射混合溶液，通过紫外光活化氧化剂产生强氧化性自由基，以及紫外直接光解和氧化剂氧化这三者的作用来协同降解水体中的抗生素。

优选地，所述氧化剂为过氧乙酸。

优选地，所述氧化剂浓度为1-10mg/L。

优选地，所述低压汞灯发出的紫外波长为254nm。

优选地，水中抗生素的初始浓度为1-10mg/L。