[发明专利]一种用于电镀工业园区废水中重金属回收同时处理园区污泥污水的装置和方法

说明书

一种用于电镀工业园区废水中重金属回收同时处理园区污泥污水的装置和方法，它涉及重金属回收同时处理污泥污水的方法，它要解决现有的微生物燃料电池处理电镀废水的方法难以回收重金属的技术问题。本装置包括依次排列的第一生物阳极室、生物阴极室、沉淀区、化学阴极室和第二生物阳极室；还包括外部贮电器或用电器；各室均设置石墨刷电极、气孔和出水孔；除化学阴极室外的石墨刷电极上附有功能菌，电极通过贮电器或用电器连接成闭合回路。方法：污泥放在第一生物阳极室和第二生物阳极室内封闭，将阴极培养基加入到生物阴极室内，将电镀废水加入到化学阴极室内，向沉淀区加入清水；生物阴极室曝气并按时更换阴极培养基、污泥和电镀废水，完成处理。

技术领域

本发明涉及重金属回收同时处理污泥污水的方法，属于生物电化学领域，具体为一种实现电镀工业园区电镀废水中重金属回收，同时实现污泥的资源化和稳定化并同步产电的方法。

背景技术

由于电镀行业污染产生量大，为保护环境、便于管理，各省市将电镀企业集中，形成电镀工业园区统一运行管理。电镀厂在运行过程中产生的大量废水来源于电镀前处理、镀层漂洗、后处理、冲刷车间地面、镀槽渗漏或操作管理不当造成的跑、冒、滴、漏的各种槽液和用水等，所含主要重金属有铬、镉、铅、铜、镍、锌。若排放于环境，重金属离子会通过饮用水及食物链的富集作用，对人类产生更广泛和更严重的危害。

根据电镀的类型对废水进行分类，一般可以分为含铬废水、含镍废水、含铜废水、含锌废水、含镉废水等。电镀厂废水中所含的重金属种类要看加工的物品和数量，通常电镀废水均以铬为主。电镀工业园区重金属废水处理最常用的方法有化学还原法、电解法和膜法。其中化学还原法投加的化学药剂量巨大，造成持续投资金额大，且外加试剂产生的二次污染。电解法是通电耗电量高，该方法不够经济有效。膜法能量消耗多，且易出现膜污染等问题。构建双室微生物燃料电池可以加速污泥中有机物的降解，同时实现阴极重金属离子的还原，目前利用微生物燃料电池处理电镀废水成为研究的热点。公开号为CN104386826A的中国专利公开了一种基于微生物燃料电池的含铬废水的处理和监测方法。该反应器为双室微生物燃料电池，在阳极室中以厌氧污泥和乙酸钠溶液为基质，阴极加入阴极液启动。电压稳定后阳极换用无氧的阳极液，阴极换用含铬电镀废水。此方法只是将Cr⁶⁺还原为Cr³⁺，并不能达到持续同步回收金属的效果。并且运行效果一般，在电镀废水中各种重金属存在的情况下，金属铬回收麻烦。

发明内容

本发明是要解决现有的微生物燃料电池处理电镀废水的方法难以回收重金属的技术问题，而提供一种用于电镀工业园区废水中重金属回收同时处理园区污泥污水的装置和方法。

本发明的用于电镀工业园区废水中重金属回收同时处理园区污泥污水的装置包括依次排列的第一生物阳极室1、生物阴极室2、沉淀区3、化学阴极室4和第二生物阳极室5；还包括两个外部贮电器或用电器6；

第一生物阳极室1与生物阴极室2之间用质子交换膜分隔，生物阴极室2与沉淀区3之间用阴离子交换膜分隔，沉淀区3与化学阴极室4之间用阳离子交换膜分隔，化学阴极室4与第二生物阳极室5之间用质子交换膜分隔；

第一生物阳极室1的上部设置有一室气孔1-1，内部设置有一室石墨刷电极1-2，下部设置有一室出水孔1-3，第一生物阳极室1内还设置有一室参比电极1-4，一室石墨刷电极1-2上附有电化学活性菌；生物阳极室1用于添加污泥；参比电极1-4用于反映及表征极室内电化学活性菌的活性；

生物阴极室2的上部设置有二室气孔2-1，内部设置有二室石墨刷电极2-2，下部设置有二室出水孔2-3，生物阴极室2中还设置有曝气装置2-4并填加适量石墨颗粒2-5；二室石墨刷电极2-2与石墨颗粒2-5上附着曝气生物活性菌，生物阴极室2内用于添加阴极培养基；

沉淀区3的上部设置有三室气孔3-1，下部设置有三室出水孔3-2；沉淀区3中用于放置清水以收集重金属及其沉淀；