[发明专利]一种用于含乙腈炼化废水处理的连续流三段生物产电脱盐装置及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于炼化废水处理领域，具体涉及一种产电脱盐装置及其应用方法。

背景技术

环境问题与能源问题制约着人类社会的发展。由于工业的不断发展，导致了工业用水量的急剧攀升，这无疑加重了水资源短缺这一危机。在化学工业生产中产生的大量化工废水含有烃类物质以及其它难降解物质，如果不能妥善处置，势必会造成受纳环境的污染，威胁生态环境安全，危害人类及其它生物的健康，因此，化工废水的处理成为始终困扰工业发展与人类生活的难题。与此同时，人类赖以生存的化石能源日渐枯竭，在化石能源的开采利用过程中也加重了环境问题，因此，寻找可持续的清洁能源成为了解决能源危机的一条出路。化工废水在处理的过程中同样需要耗散一定的能源，其中所蕴含的有机物物质被降解转化也成为了一种资源的浪费。因此，化工废水处理与产生能源相结合为化工废水的处理提供了新的思路与发展方向。生物电化学系统是利用微生物降解有机物，将化学能转化为电能的的电化学装置。

发明内容

本发明目的是为了解决目前化工废水处理的过程中存在浪费能源问题，而提供的一种用于含乙腈炼化废水处理的连续流三段生物产电脱盐装置及其应用方法。

一种用于含乙腈炼化废水处理的连续流三段生物产电脱盐装置，它包括阳极室、阳极碳刷、阴离子交换膜、脱盐室、阳离子交换膜、阴极碳刷、阴极室、参比电极、曝气装置、兼性室，电阻，水泵；所述阳极室和阴极室之间设置脱盐室；所述阳极室和脱盐室之间设置阴离子交换膜，脱盐室和阴极室之间设置阳离子交换膜；阳极室内设置有阳极碳刷和参比电极，阳极室底部设置进水口；脱盐室上部设置出水口；阴极室内设置有阴极碳刷，阴极室底部设置曝气装置；阳极室与阴极室通过外置的电阻相连。

上述用于含乙腈炼化废水处理的连续流三段生物产电脱盐装置的应用方法，按以下步骤进行：

一、培养阶段：关闭水泵，阳极碳刷、阴极碳刷和兼性室中分别接种具有炼化废水降解能力的活性污泥，然后分别向阳极室、阴极室和兼性室注满含乙腈炼化废水，阳极室密封24h，阴极室通过曝气装置持续曝气24h，兼性室静止停留24h，然后分别排水；

二、驯化阶段：通过外置的电阻连接阳极碳刷和阴极碳刷，然后向阳极室和阴极室分别加入PBS缓冲液至浓度为18～22ppm、加葡萄糖至浓度为50～500mg/L，再分别向阳极室、阴极室和兼性室注满含乙腈炼化废水，产生电流后每当电压下降至50mV，然后将阳极室、阴极室和兼性室中所有液体倒掉；

三、重复操作步骤二10-15天后，阳极室生成厌氧产电生物膜，阴极室生成好氧产电生物膜，兼性室生成兼性厌氧活性污泥；

打开水泵，采用下进上出的方式进行待处理水的流动；将含乙腈炼化废水作为待处理水由进水口进入阳极室，水力停留1～4h，阳极室的出水作为兼性室的进水，水力停留1～4h，兼性室的出水作为阴极室的进水，曝气装置的进行曝气，水力停留1～4h，阴极室的出水一部分作为脱盐室的进水，水力停留1～4h，排出作为最终出水，阴极室的另一部分出水回流至兼性室，24h后外置的电阻呈现出稳定的电能输出，即完成用于含乙腈炼化废水处理的连续流三段生物产电脱盐。

本发明用于含乙腈炼化废水处理的连续流三段生物产电脱盐装置，采用连续运行的方式，各室进出水均采取下进上出的方式，含乙腈炼化废水经过阳极室-兼性室-阴极室-脱盐室依次处理，处理废水降解有机物并高效脱盐，实现了对有毒有害物质处理的同时，获得稳定的电能输出，连续流三段生物产电的运行过程中不需要额外的能力输入或是高的渗透压，具有良好的应用前景。

本发明中脱盐率可达80％以上，能够获得600～830mV的输出电压，乙腈的去除率为80％～90％，COD的去除率为50％-90％。

附图说明

图1为本发明中用于含乙腈炼化废水处理的连续流三段生物产电脱盐装置的示意图，其中1表示阳极室、2表示阳极碳刷、3表示阴离子交换膜、4表示脱盐室、5表示阳离子交换膜、6表示阴极碳刷、7表示阴极室、8表示参比电极、9表示曝气装置、10表示兼性室，11表示电阻，12表示水泵；

图2为实施例中COD降解情况的曲线图，其中◆表示原水、■表示阳极出水、▲表示兼性出水、●表示阴极出水；

图3为实施例中产电的极化曲线图，其中●表示电压、▲表示功率密度；

图4为本发明的反应原理图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。