[发明专利]一种畜禽废水尾水处理系统

说明书

本发明提供一种畜禽废水尾水处理系统，包括用于处理畜禽废水尾水的反应器，所述反应器的反应室通过阳离子交换膜将其分隔为阴极反应室和阳极反应室，以石墨烯气凝胶分别作为阴极反应室和阳极反应室的阴极和阳极；在处理畜禽废水尾水时，首先将畜禽废水尾水在阳极反应室进行反应以去除抗生素和部分铜离子，阴极反应室加入某种电解液以保证阳极反应室正常进行反应；然后将阳极反应室处理过的尾水再放入阴极反应室以去铜离子和部分剩余抗生素，与此同时，阳极反应室继续新一轮的畜禽废水尾水处理。本发明系统处理的效率高、能耗低。

技术领域

本发明涉及污水技术领域，尤其涉及一种畜禽废水尾水处理方法。

背景技术

在畜禽业发展中，抗生素和重金属离子常被用作饲料添加剂添加至饲料中，而且添加量远超畜禽的吸收量，所以大部分抗生素和重金属以畜禽粪便和畜禽废水形式排出，抗生素和重金属在环境中不易被去除，并且抗生素会与重金属离子形成络合物，会加大去除难度并且还会在环境中累积，进而造成严重的环境污染，环境中残留的抗生素和重金属已经引起了大家的高度关注，因为它们对人类健康和自然生态系统具有潜在的长期不利威胁。

到目前为止，处理畜禽废水中抗生素和重金属复合物的方法主要有物理处理法、生物处理法和高级氧化法。物理处理法处主要存在需要的吸附剂特征性要强、吸附剂用量较多、与污染物接触的时间长等问题，而且此法只是单纯的把污染物从液相转移到固相中，并没有真正意义上的去除，后续对失活吸附剂的处理也比较麻烦，因此此法不适合复合污染物的去除。而当采用生物处理法去除复合污染物时，缺点是处理周期长、处理后抗生素的毒性不确定以及易使微生物细胞对抗生素产生抗菌作用，从而使污染物逃脱处理残留在水体中。因此，生物法也并不是处理复合污染物的理想方法。

近年来，电化学高级氧化技术(Advanced Electrocatalytic OxidationProcess,AEOP)是广受关注的废水处理技术之一，电解(Electrolysis)是将电流通过电解质溶液在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。现有研究表明电化学法在处理畜禽废水方面具有较大潜力，研究以电化学法为技术核心，采用复极性填充床(电极板间填装颗粒状活性炭作为粒子电极，无隔膜)。电解槽体为有机玻璃槽，电极板釆用阴、阳极同质铝板电极，粒子电极为活性炭，反应装置如图1所示，该装置包括直流稳压电源1、阳极板2、粒子电极3、阴极板4、阀门5、出水口6。在反应过程中，抗生素会在阳极板附近通过直接电化学氧化和间接电化学氧化两种氧化方式被氧化进而去除。在反应过程中，抗生素会在阳极板附近通过直接电化学氧化和间接电化学氧化两种氧化方式被氧化进而去除，其原理如图2所示。而重金属离子会在阴极板附近发生还原反应进而被去除，原理如下：

M^Z++Ze^-→M⁰(M＝Cu、Zn、Pb等)

虽然电化学高级氧化技术在处理畜禽废水方面有较好的成效，但是也存在一些问题，首先电极易钝化，会造成后期体系内反应速率下降；其次，随着电化学氧化反应的进行，体系内有机污染物逐渐减少，会影响体系内的传质速率进而导致后期反应速率下降。尤其是在处理畜禽废水尾水时，传统的电化学氧化法受到了很大限制，畜禽废水尾水是畜禽废水经过物理、化学或者生物处理以后达到了畜禽废水排放标准的水，但是在目前的畜禽废水排放情况中，即使达到了废水排放标准，废水中仍含有部分抗生素和重金属离子。它们最典型的特征就是浓度较低，因此导致在后期处理时会受到体系传质速率的限制，鉴于抗生素和重金属离子对环境的潜在危害性，对畜禽废水尾水的深度处理势在必行，若使用传统的电化学氧化法处理尾水时，会造成电流效率低和能源利用不充分等问题(高级氧化处理尾水时，会受限于尾水中低浓度污染物的传质阻力，从而影响电流效率和处理效果)，并且传统的电化学氧化法去除污染物的方式仅为氧化还原反应，效率相对较低。因此我们必须在原有基础上进行改进。

发明内容