申請日2013.11.28

　　公開(公告)日2014.03.19

　　IPC分類號C02F1/46; C02F9/14

　　摘要

　　一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置，它涉及一種污水處理裝置。本發(fā)明要解決現(xiàn)有的污水處理BESs采用離子交換膜而陽極活性減弱及膜成本高而使BESs成本增加的問題。本發(fā)明裝置是由進(jìn)水箱、進(jìn)水泵、污水處理池和出水口組成;污水處理池包括第一電極處理單元和沉淀池;第一電極處理單元包括第一電極處理單元陰極室、第一陰極電極、第一隔板、第一電極處理單元陽極室和第一陽極電極，第一陰極電極位于第一電極處理單元陰極室，第一陽極電極位于第一電極處理單元陽極室，第一陰極電極與外接電阻一端連接，外接電阻另一端與外接電源負(fù)極連接，第一陽極電極與外接電源正極連接;沉淀池為沉淀室。本發(fā)明應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置，其特征在于微生物強(qiáng)化型 廢水處理廊道推流式生物電化學(xué)裝置由進(jìn)水箱(1)、進(jìn)水泵(2)、污水處理池和出水口(8) 組成;

　　所述的污水處理池包括第一電極處理單元和沉淀池;

　　所述的第一電極處理單元由第一電極處理單元陰極室(4-1)、第一陰極電極、第一隔 板(3-1)、第一電極處理單元陽極室(4-2)和第一陽極電極(7)組成，第一陰極電極位于 第一電極處理單元陰極室(4-1)中，第一陽極電極(7)位于第一電極處理單元陽極室(4-2) 中，第一陰極電極與外接電阻(11)的一端連接，外接電阻(11)的另一端與外接電源(9) 的負(fù)極連接，第一陽極電極(7)與外接電源(9)的正極連接;所述的第一陰極電極由第 一陰極電極(6)和第一陰極電極(12)通過鈦絲串聯(lián)連接組成;

　　所述的沉淀池為沉淀室(4-3)，沉淀室(4-3)與第一電極處理單元陽極室(4-2)被第 二隔板(3-2)隔開;

　　所述的第一電極處理單元陰極室(4-1)底部的進(jìn)水口(5)與進(jìn)水泵(2)的出口端連 通，進(jìn)水泵(2)的入口端與進(jìn)水槽(1)連通，所述的沉淀室的側(cè)壁(10)上部與出水口 (8)連通。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置，其 特征在于所述的污水處理池為密閉的長方體;其中，所述的長方體的長:寬:高的比為 (4～10):1:1。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置，其 特征在于所述的第一電極處理組陰極室(4-1)、第一電極處理組陽極室(4-1)和沉淀室(4-3) 的形狀為長方體，其中長方體的每一個邊角為圓弧過渡。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置，其 特征在于所述的第一陰極電極(6)、第一陰極電極(12)和第一陽極電極(7)的電極材料 為裝載石墨顆粒的鈦籃或碳刷;其中，所述的碳刷由碳纖維和鈦絲組成。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置，其 特征在于所述的進(jìn)水泵(2)的進(jìn)水速度為1.20×10-3m3/d～1.30×10-3m3/d。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置，其 特征在于所述的外加電阻為20Ω。

　　說明書

　　一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及的是一種污水處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　現(xiàn)今社會中工業(yè)的高速發(fā)展使得工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中耗水量以及廢水的排放量都與日劇增，多數(shù)的工業(yè)廢水都屬于典型的有毒難降解有機(jī)廢水，這些廢水中通常含有高濃度生化難降解有機(jī)污染物，其處理難度大，對環(huán)境水體危害嚴(yán)重。隨著生態(tài)環(huán)境的污染狀況的加劇，人類對于環(huán)保意識的增強(qiáng)，對水危機(jī)的重視及對有毒物在生物體內(nèi)富集的認(rèn)識，從而對排放到水體中的有毒物質(zhì)的限制越來越嚴(yán)格，采用傳統(tǒng)的生物和物理化學(xué)凈化方法處理無法滿足現(xiàn)今的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求，因此開發(fā)出高效、低成本的難生物降解有機(jī)物處理技術(shù)，是目前環(huán)境工作者的研究重點(diǎn)。

　　生物電化學(xué)系統(tǒng)(Bioelectrochemical system:BES)現(xiàn)在被認(rèn)為是一種從廢水中回收電流、燃料和化學(xué)物質(zhì)的新型潛在技術(shù)。不同的電化學(xué)系統(tǒng)，通常使用的電極不同，生物電化學(xué)系統(tǒng)中常用以碳為基礎(chǔ)的電極，例如石墨顆粒，碳纖維，碳布，碳?xì)�，碳紙，石墨板等。這樣不僅可以避免電化學(xué)中電極的消耗產(chǎn)生化學(xué)污泥，且降低了電極成本。更重要的是，在生物電化學(xué)系統(tǒng)中，以電化學(xué)活性微生物為電催化介體的生物陰極和生物陽極相對比于電化學(xué)反應(yīng)，減少了電極反應(yīng)的過電勢，使得反應(yīng)系統(tǒng)接近熱力學(xué)平衡，而使得對于目標(biāo)物質(zhì)的處理效率提高。另一方面和傳統(tǒng)的生物法比較，生物電化學(xué)系統(tǒng)更容易得到穩(wěn)定的物質(zhì)去除率。在陽極室/陰極室生物電化學(xué)反應(yīng)可以直接在電極表面發(fā)生底物的氧化反應(yīng)或者還原反應(yīng)，而比單一的生化反應(yīng)的效率高。一方面循環(huán)電路中，在陰極上電子和質(zhì)子被反應(yīng)消耗，并且微生物利用底物新陳代謝不斷的生成更多的電子和質(zhì)子。另一方面在電極表面上生長有大量的微生物在陰極可以作為電子受體或是在陽極微生物新陳代謝為電子供體。

　　近年來，BESs在污水處理方面的研究頗受關(guān)注，并且取得了很多成果。陽極能夠氧化廢水中的有機(jī)物，例如，葡萄糖、纖維素和幾丁質(zhì)顆粒等;近年來，陰極作用引起了人們的極大興趣，陰極可以發(fā)生得電子還原反應(yīng)，在陰極能夠?qū)⒂卸居泻ξ镔|(zhì)還原為無毒害或毒性小的物質(zhì)，例如，硝酸鹽、鹵化物、染料、硝基苯，重金屬等。其中很多難降解污染物，如染料、氯酚類、硝基芳香烴類在陰極表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原效應(yīng)，因此，利用BESs陰極去除難降解污染物具有極大的潛力。但現(xiàn)今，BES反應(yīng)器多為雙極室結(jié)構(gòu)，其中離 子交換膜的存在會導(dǎo)致陰陽兩極的pH值梯度變化，使陽極酸化，影響陽極活性;并且會大大增加BESs的成本，從而限制了生物電化學(xué)系統(tǒng)的規(guī)模擴(kuò)大化。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的污水處理生物電化學(xué)系統(tǒng)裝置因采用離子交換膜而陽極活性減弱以及膜成本高而使BESs成本增加的問題。，而提供一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置。

　　一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置，該裝置由進(jìn)水箱、進(jìn)水泵、污水處理池和出水口組成;

　　所述的污水處理池包括第一電極處理單元和沉淀池;

　　所述的第一電極處理單元由第一電極處理單元陰極室、第一陰極電極、第一隔板(3-1)、第一電極處理單元陽極室和第一陽極電極組成，第一陰極電極位于第一電極處理單元陰極室中，第一陽極電極位于第一電極處理單元陽極室中，第一陰極電極與外接電阻的一端連接，外接電阻的另一端與外接電源的負(fù)極連接，第一陽極電極與外接電源的正極連接;所述的第一陰極電極由第一陰極電極和第一陰極電極通過鈦絲串聯(lián)連接組成;

　　所述的沉淀池為沉淀室，沉淀室與第一電極處理單元陽極室被第二隔板隔開;

　　所述的第一電極處理單元陰極室底部的進(jìn)水口與進(jìn)水泵的出口端連通，進(jìn)水泵的入口端與進(jìn)水槽連通，所述的沉淀室的側(cè)壁上部與出水口連通。

　　工作原理：本發(fā)明一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置的工作原理：進(jìn)水箱中的廢水在進(jìn)水泵的作用下進(jìn)入污水處理池，廢水在污水處理池的厭氧環(huán)境條件下，采用廢水推流式方法，廢水首先流經(jīng)第一電極處理單元陰極室，廢水中的有毒有害物質(zhì)在陰極電極表面發(fā)生還原反應(yīng)，生成低毒或無毒性的產(chǎn)物，再流入第一電極處理單元陽極室，廢水中的底物在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，在推流式的作用下，廢水再經(jīng)過厭氧沉淀池，經(jīng)厭氧微生物進(jìn)行微生物處理后，被凈化的污水達(dá)到出水口。

　　本發(fā)明的有益效果：

　　本發(fā)明一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置采用無膜結(jié)構(gòu)，并選用廉價石墨顆粒或碳纖維刷作為電極材料，極大的降低了成本。推流式的設(shè)計理念使污染物可以充分在陰極還原以減小了污染物對陽極產(chǎn)生毒化作用和抑制作用，同時有效地平衡陽極質(zhì)子的積累，防止陰陽兩極的pH梯度變化。

　　本發(fā)明一種微生物強(qiáng)化型廊道推流式廢水處理生物電化學(xué)裝置在處理廢水的過程中陰極發(fā)揮了脫色、脫毒的作用，陽極則在氧化底物的同時為陰極提供電子，與傳統(tǒng)離子交 換膜相比，本發(fā)明的處理廢水的效率提高20%～25%，成本降低20%～30%，具有易于擴(kuò)大化和規(guī)模化應(yīng)用的優(yōu)勢。