[发明专利]一种厌氧自电解去除养殖废水中抗生素的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境污染生物处理和生物能源技术领域，具体涉及一种有效去除养殖废水中抗生素的厌氧自电解处理方法。

背景技术

20世纪40年代后期，自从发现抗生素对动物具有促进生长的作用，不同种类抗生素相继添加到畜禽业饲料中，以促进畜禽生长、减少病害从而达到增产、增重、提高饲料报酬的目的。我国每年大约XX吨抗生素添加到畜禽养殖业饲料，主要包括四环素类、磺胺类、大环内脂类以及氟喹诺酮类抗生素。大部分抗生素无法在动物体内降解吸收，均通过原始状态或者代谢产物形式排放到养殖废水。近年来，我国畜禽业发展迅速，每年排放的养殖废水总量已超过19亿t，成为大中城市的新兴污染源以及继工业废水、生活污水后的第三大污染源。继而畜禽养殖废水抗生素污染亦已到了一个比较严重的程度，我国每年大约有1800-5400t抗生素排放到环境当中污染环境。抗生素的存在会对周边环境造成危害，导致细菌耐药性产生、动物性产品药物残留超标及环境污染等一系列问题，给畜牧业生产和人类健康带来巨大危害。

养殖废水是一类高浓度有机废水，具有色度大、臭味大、高负荷、可生化性强等特点。目前关于它们的处理大多局限于常规的生化处理，包括生态化工艺和“固液分离-厌氧-好氧”人工处理工艺。然而养殖废水存在较大的兽用抗生素污染负荷，同时抗生素对传统厌氧技术处理养殖废水稳定性具有严重障碍，使得常规生化方法处理养殖废水难度进一步扩大。如何有效降解去除废水中的抗生素、防止抗生素对水体环境的危害是处理养殖废水的一大重要问题。

发明内容

本发明克服上述养殖废水处理方式的缺陷，提供一种有效去除废水中抗生素的厌氧自电解养殖废水方法。该法将无能耗微电解、微生物降解和生物电化学工艺融为一体，在厌氧自电解去除养殖废水中污染物的同时，有效去除废水中的抗生素。

本发明主要通过以下技术步骤实现的：

一种厌氧自电解去除养殖废水中抗生素的方法，包括如下步骤：

(1)将养殖废水与厌氧颗粒污泥上清液混合，外接电阻，序批式启动厌氧自电解反应器，直至输出电压达到最大值并稳定，实现反应体系启动；

(2)以养殖废水为底物连续流运行厌氧自电解反应器，稳定厌氧自电解体系运行，即可去除养殖废水中的抗生素。

步骤(1)中启动期间所述养殖废水与厌氧颗粒污泥上清液的体积比为1：1。

步骤(1)中所述电压采用Keithley 2700数据采集器进行采集。

步骤(2)所述养殖废水在厌氧自电解体系中的水力停留时间至少为2d。

步骤(1)所述输出电压达到最大值并稳定至少需要12d。

所述厌氧自电解反应器运行的温度控制在30±5℃。

所述厌氧自电解反应器为圆柱聚四氟乙烯玻璃管，阳极为包裹反应器内壁的碳毡和填充于反应器内的活性炭颗粒，所述碳毡用硝酸改性过，活性炭颗粒用丙酮预处理、硝酸改性过；空气阴极为载有0～12.0mg/cm²MnO₂催化剂的碳布，阴极内侧为一层阳离子交换膜，阴阳极之间用钛丝作电子集流体。

所述碳毡用硝酸改性的方法为：(1)用丙酮浸泡碳毡2～4h，然后用去离子水清洗3～5次，再用去离子水浸泡、煮沸碳毡2～4h，最后烘干；(2)将预处理后的碳毡阳极放入若干烧杯中，用浓HNO₃浸泡4～6h，再用去离子水洗涤至中性后，于120℃烘箱中烘干取出即可。

所述活性炭颗粒用硝酸改性的方法为：将活性炭放入若干烧杯中，用浓HNO₃浸泡4～6h，再用去离子水洗涤至中性后，于120℃烘箱中烘干取出即可。

所述活性炭颗粒的直径为3～5mm，填充量为300g。

所述阴极负载MnO₂催化剂的载量为0～8.0mg/cm²。

所述抗生素包括金霉素、磺胺二甲嘧啶、罗红霉素、诺氟沙星。

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

(1)养殖废水厌氧自电解过程中，抗生素对厌氧自电解过程的产电性能存在抑制作用但对出水水质影响不大，同时厌氧自电解过程能有效去除抗生素。

(2)养殖废水厌氧自电解方式操作条件温和，一般在常温、常压、接近中性的环境中工作，这使得电池维护成本低，安全性强。

附图说明

图1表示在本发明实施例1厌氧自电解反应器在启动期电压随时间的变化曲线。