[发明专利]基于排阵型湿地微生物燃料电池供电的电芬顿污水处理系统及处理方法

说明书

本发明公开了一种基于排阵型湿地微生物燃料电池供电的电芬顿污水处理系统及处理方法。系统包括：用于对污水进行预处理的纳米铁碳微电解反应区；用于对纳米铁碳微电解反应区出水进行处理的电芬顿系统反应区；用于对电芬顿系统反应区出水进行处理并对其进行供电的排阵型湿地微生物燃料电池；其中，所述的排阵型湿地微生物燃料电池为多个湿地微生物燃料电池相连形成的湿地微生物燃料电池组；湿地微生物燃料电池组的阴极、阳极分别通过导线与电芬顿系统反应区的对应的阳极、阴极连接。本发明还提供了污水处理方法。本发明通过整个系统的联合作用强化降解效果，无需外加能源，也无需投加药剂，是一种节能环保的水处理技术。

技术领域

本发明属于水污染控制与水处理技术领域，具体涉及一种基于排阵型湿地微生物燃料电池高效供电的电芬顿水处理系统及方法。

背景技术

染料废水具有成分复杂、色度深、含盐量高、难生化降解的特点，对公共卫生安全造成威胁，其环境安全效应越来越受到关注，对其处理工艺的研究也成为急需解决的问题。生物电芬顿法通过外加电能提供给电芬顿系统原位生成H₂O₂和Fe²⁺对难降解的染料分子进行氧化，提高废水可生化性。

有研究表明纳米铁碳微电解技术可以实现对大分子有机物的断链、发色与助色基团的脱色还原，可以有效提高废水的可生化性，但其对难降解有机物处理不彻底。同时相比传统的铁碳微电解工艺相比，纳米铁碳微电解技术可以有效地解决铁碳微电解过程中系统容易板结，处理效率下降的问题。

芬顿技术对难降解污染物的处理效果较好，但需要消耗大量Fe²⁺和H₂O₂成本较高。生物电芬顿法作为一种高效的水处理技术成为当今水处理技术领域的研究热点。与现有的其它酸性染料废水处理工艺相比，生物电芬顿法可用于处理COD和盐含量较高的毒性废水。有研究表明，运用生物电芬顿方法处理酸性染料废水，其优势主要体现在以下方面：环境友好、设备简易、自动化程度高。电芬顿系统以电化学反应产生的Fe²⁺和H₂O₂作为芬顿试剂的持续来源(2)电解过程中产生的具有强氧化性的·OH有助于打破酸性染料大分子的环状结构，提高酸性染料废水的可生化性。(3)反应条件容易控制，一般在常温条件下即可完成，可以单独处理也可以耦合其它处理工艺可操作性强。但是生物电芬顿系统需要消耗大量电能，这限制了生物电化学系统的实际应用。

人工湿地对于废水的处理能力已经得到确定，将人工湿地与微生物燃料电池耦合，充分利用人工湿地和微生物燃料电池各自的特点，进一步提高湿地的污水处理能力，不仅可以用于净化污水，同时可以收获电能供给其它工艺单元用电。但是目前人工湿地-微生物燃料电池存在内阻较大，输出电压和功率较低的缺陷，如何进一步提高电池的输出电压，提高其实用化性能还需要进一步探索。

目前还未有将以上技术有机结合起来的报道。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术存在的缺陷及不足，针对现有处理酸性染料废水存在的问题，本发明提供了一种基于排阵型湿地微生物燃料电池供电的电芬顿污水处理系统及处理方法，充分利用铁碳微电解-电芬顿系统提高废水的可生化性能，从而提高人工湿地微生物燃料电池的产电性能，并通过将人工湿地微生物燃料电池进行串并联提高输出电压供给电芬顿系统，并进一步进化水质，最终提高酸性染料的降解效果。

技术方案：

本发明所述的基于排阵型湿地微生物燃料电池供电的电芬顿污水处理系统，包括：

用于对污水进行预处理的纳米铁碳微电解反应区；

用于对纳米铁碳微电解反应区出水进行处理的电芬顿系统反应区；

用于电芬顿系统反应区出水进行处理并对其进行供电的排阵型湿地微生物燃料电池；