[发明专利]一种生物电化学系统和废水处理的方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种生物电化学系统和废水处理的方法。

背景技术

随着石油化工、造纸、矿石开采和机械制造等产业的迅猛发展，大量含重金属有机废水的排放成为对环境的一大威胁，如何高效去除废水中的重金属和有机污染物逐渐成为了废水处理领域中的研发热点。目前处理重金属有机废水的方法主要为将重金属去除的方法和降解有机污染物的方法组合起来，共同去除废水中的重金属和有机污染物。处理废水中重金属的方法包括：化学沉淀法、吸附法、离子交换法和生化处理法等，然而，上述方法结合其他降解有机污染物的组合方法可以使得废水经过处理后可达标排放，但这些组合方法仍存在多种不足，如二次污染和处理成本高等问题。

生物电化学系统(BES)是将生物法和电化学法结合起来的一种处理污染废水的新方法。其处理原理是利用具有电活性的微生物使废水中的污染物在生物和电化学双重作用下得到降解去除，而且微弱的电流还可以刺激微生物的代谢活动。其作为一种环境友好型的方法，近年来得到了迅速的发展。然而，采用这类系统处理重金属有机污染废水时，废水需要利用其它工艺去除有机物，再通入BES阴极室内作进一步的重金属去除处理，存在工序繁琐和处理时间长的问题，处理成本较高，还容易存在二次污染。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种生物电化学系统和，用于在阳极室中同步处理废水中的重金属和有机污染物。

本发明的具体技术方案如下：

一种生物电化学系统，包括：反应器，设于所述反应器内的质子交换膜，所述质子交换膜将反应器分隔成左右分布的阳极室和阴极室，设于所述阳极室内的阳极，设于所述阴极室内的阴极，电阻，将所述阳极和阴极与所述电阻串联形成闭合电路的导线；

所述阳极的表面附着有电活性生物膜。

优选的，所述阴极室内填充的阴极液含哌嗪-1,4-二乙磺酸和铁氰化钾；

所述阴极室的外表面遮光处理。

更优选的，所述哌嗪-1,4-二乙磺酸和铁氰化钾的浓度均为50mM。

优选的，所述阳极和阴极为石墨毡；

所述电阻为500～530Ω；

所述导线为钛丝。

优选的，所述反应器为双室反应器；

所述阳极室和阴极室为圆柱形腔室。

本发明还提供了一种废水处理的方法，基于上述生物电化学系统，具体包括以下步骤：

a)在阳极室内接种活性污泥，注入废水，在阳极上进行微生物挂膜；

b)在阳极室中注入废水，在25～35℃下启动所述生物电化学装置，处理6个周期以上，每个周期5～7天；

所述活性污泥的接种量为阳极室容积的8％～10％；

在阳极上进行微生物挂膜后在阳极表面形成电活性生物膜，所述电活性生物膜含Stenotrophomonas属革兰氏阴性菌。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明所提供的生物电化学系统包括：由质子交换膜将反应器分隔成左右分布的阳极室和阴极室，以及设于阳极室内的阳极表面附着有电活性生物膜，结构简单，系统维护简单方便；

2)本发明的电活性生物膜中的微生物为混合菌群，在其电化学催化作用下，废水中的重金属离子和有机污染物可在阳极室内被同步去除或降解，高效彻底，操作简单，可避免二次污染；

3)本发明所提供的废水处理的方法，通过在阳极室中注入废水，在25～35℃下启动上述生物电化学装置，处理6个周期以上，每个周期5～7天，如此即可实现在阳极室中去除重金属离子和有机污染物，工序节约，处理时间短。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为实施例1所提供的生物电化学系统的结构示意图；

图2为实施例1和实施例2中的重金属和乙酸钠的去除率变化趋势图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

1、构建生物电化学系统