公布日：2022.10.25
申請(qǐng)日：2022.08.23
分類號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;C25B1/02(2006.01)I;C25B1/14(2006.01)I;C25B1/01(2021.01)I;C25B9/015(2021.01)I;C25B9/21(2021.01)I;
C25B15/08(2006.01)I
摘要
本案涉及一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，包括依次設(shè)置的：預(yù)處理系統(tǒng)、生物吸附池、耦合脫鹽制氫裝置、水解酸化池，所述耦合脫鹽制氫裝置包括產(chǎn)氫陰極、外圍陰極、陽極、產(chǎn)氫室、陽離子交換膜、陰離子交換膜、陰離子室、待處理水通道、電氧化室、鈉離子交換膜、陽離子室，所述產(chǎn)氫陰極與所述陽離子交換膜之間為產(chǎn)氫室，所述陽極與所述陽離子交換膜之間為電氧化室，所述陽極與所述陰離子交換膜之間為陰離子室，所述陰離子交換膜與所述鈉離子交換膜，所述鈉離子交換膜與所述外圍陰極之間為陽離子室。
權(quán)利要求書
1.一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，其特征在于，包括依次設(shè)置的：預(yù)處理系統(tǒng)（1）、生物吸附池（2）、耦合脫鹽制氫裝置（3）、水解酸化池（4），所述耦合脫鹽制氫裝置（3）包括產(chǎn)氫陰極（311）、外圍陰極（312）、陽極（313）、產(chǎn)氫室（32）、陽離子交換膜（33）、陰離子交換膜（34）、陰離子室（35）、待處理水通道（36）、電氧化室（37）、鈉離子交換膜（38）、陽離子室（39），所述產(chǎn)氫陰極（311）與所述陽離子交換膜（33）之間為產(chǎn)氫室（32），所述陽極（313）與所述陽離子交換膜（33）之間為電氧化室（37），所述陽極（313）與所述陰離子交換膜（34）之間為陰離子室（35），所述陰離子交換膜（34）與所述鈉離子交換膜（38），所述鈉離子交換膜（38）與所述外圍陰極（312）之間為陽離子室（39）；所述陽極富集陽極產(chǎn)電微生物；所述待處理水通道（36）設(shè)置進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口連接生物吸附池（2）的出水堰，所述出水口連接所述水解酸化池（4），所述水解酸化池（4）的出水口連接所述電氧化室（37）的進(jìn)口，所述電氧化室（37）的出口連通后續(xù)生化工藝。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括鹽池（5）、結(jié)晶池（6），所述陰離子室（35）和陽離子室（39）連接鹽池（5），所述鹽池（5）連接結(jié)晶池（6）。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述生化工藝包括厭氧池（7）、好氧池（8）中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理系統(tǒng)（1）包括過濾池、吹脫塔中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述產(chǎn)氫陰極（311）為陰極為載鉑碳布，鉑含量0.5mg/cm2。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述陽極（313）為總厚度為1-10cm的多層碳布。
7.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括電源（305），所述電源為所述產(chǎn)氫陰極（311）、陽極（313）和/或產(chǎn)氫陰極（311）與外圍陰極（312）之間供電。
8.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述陽極（313）還設(shè)置有通過IrO2修飾的鈦陽極。
9.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述產(chǎn)氫陰極（311）、陽極（313）和/或產(chǎn)氫陰極（311）與外圍陰極（312）之間的電壓控制在0.6-4V。
10.如權(quán)利要求1所述的一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，其特征在于，所述產(chǎn)氫陰極（311）設(shè)置為筒狀多孔陰極，所述筒狀多孔陰極外側(cè)壁接觸廢水，內(nèi)側(cè)壁設(shè)置疏水透氣膜，所述筒狀多孔陰極一端設(shè)置出氣口，所述耦合脫鹽制氫裝置（3）為筒狀結(jié)構(gòu)，由內(nèi)至外一次設(shè)置產(chǎn)氫陰極（311）、產(chǎn)氫室（32）、陽離子交換膜（33）、電氧化室（37）、陽極（313）、陰離子室（35）、陰離子交換膜（34）、待處理水通道（36）、鈉離子交換膜（38）、陽離子室（39）、外圍陰極（312）。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供有一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，包括依次設(shè)置的：預(yù)處理系統(tǒng)1、生物吸附池2、耦合脫鹽制氫裝置3、水解酸化池4。
所述耦合脫鹽制氫裝置3包括產(chǎn)氫陰極311、外圍陰極312、陽極313、產(chǎn)氫室32、陽離子交換膜33、陰離子交換膜34、陰離子室35、待處理水通道36、電氧化室37、鈉離子交換膜38、陽離子室39，所述產(chǎn)氫陰極311與所述陽離子交換膜33之間為產(chǎn)氫室32，所述陽極313與所述陽離子交換膜33之間為電氧化室37，所述陽極313與所述陰離子交換膜34之間為陰離子室35，所述陰離子交換膜34與所述鈉離子交換膜38，所述鈉離子交換膜38與所述外圍陰極312之間為陽離子室39。
所述待處理水通道36設(shè)置進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口連接生物吸附池2的出水堰，所述出水口連接所述水解酸化池4，所述水解酸化池4的出水口連接所述電氧化室37的進(jìn)口，所述電氧化室37的出口連通后續(xù)生化工藝。
進(jìn)一步地，所述陽極富集陽極產(chǎn)電微生物。
進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括鹽池5、結(jié)晶池6，所述陰離子室35和陽離子室39連接鹽池5，所述鹽池5連接結(jié)晶池6；進(jìn)一步地，所述生化工藝包括厭氧池7、好氧池8中的一種或多種；進(jìn)一步地，所述預(yù)處理系統(tǒng)1包括過濾池、吹脫塔中的一種或多種；進(jìn)一步地，所述產(chǎn)氫陰極311為陰極為載鉑碳布，鉑含量
0.5mg/cm2；進(jìn)一步地，所述陽極313為總厚度為1-10cm的多層碳布；進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括電源305，所述電源為所述產(chǎn)氫陰極311、陽極313和/或產(chǎn)氫陰極311與外圍陰極312之間供電；進(jìn)一步地，所述產(chǎn)氫陰極311、外圍陰極312、陽極313之間設(shè)置若干條導(dǎo)線連接，所述導(dǎo)線上設(shè)置開關(guān)。進(jìn)一步地，所述開關(guān)設(shè)置4個(gè)，分別為第一開關(guān)301、第二開關(guān)302、第三開關(guān)303、第四開關(guān)304。
進(jìn)一步地，所述陽極313還設(shè)置有通過IrO2修飾的鈦陽極。
進(jìn)一步地，所述產(chǎn)氫陰極311、陽極313和/或產(chǎn)氫陰極311與外圍陰極312之間的電壓控制在0.6-4V。
進(jìn)一步地，所述高鹽有機(jī)廢水為味精廢水。
進(jìn)一步地，所述產(chǎn)氫陰極311設(shè)置為筒狀多孔陰極，所述筒狀多孔陰極外側(cè)壁接觸廢水，內(nèi)側(cè)壁設(shè)置疏水透氣膜，所述筒狀多孔陰極一端設(shè)置出氣口。
進(jìn)一步地，所述為筒狀結(jié)構(gòu)，由內(nèi)至外一次設(shè)置產(chǎn)氫陰極311、產(chǎn)氫室32、陽離子交換膜33、電氧化室37、陽極313、陰離子室35、陰離子交換膜34、待處理水通道36、鈉離子交換膜38、陽離子室39、外圍陰極312。
進(jìn)一步地，所述產(chǎn)氫室32密封設(shè)置。
本發(fā)明的一種高鹽有機(jī)廢水耦合脫鹽制氫系統(tǒng)，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：
1.發(fā)酵廢水是一種常見的高鹽有機(jī)廢水，其中含有高濃度COD和鹽分，味精發(fā)酵廢水就是其中一種典型的高鹽有機(jī)廢水，味精發(fā)酵廢水通常需要對(duì)廢水預(yù)處理去除廢水中的菌絲及多余蛋白質(zhì)，而此過程通常采用鐵鹽、鋁鹽絮凝，這樣回收的蛋白質(zhì)含有大量金屬離子，影響循環(huán)利用，而本申請(qǐng)則是采用生物吸附的方式處理經(jīng)過預(yù)處理后的廢水，吸附污泥再進(jìn)行發(fā)酵回收蛋白質(zhì)含量高，效果好，同時(shí)可以降低廢水中總氮濃度，提高后續(xù)生化處理過程中產(chǎn)生的氨氣過高的問題；
2.本申請(qǐng)創(chuàng)造性的將脫鹽與產(chǎn)氫設(shè)置在同一裝置中，經(jīng)過生化吸附的廢水進(jìn)入耦合脫鹽制氫裝置，在電極的作用下，廢水中的硫酸根及鈉離子經(jīng)過膜組進(jìn)行濃縮，實(shí)現(xiàn)廢水中鹽分的降低；
3.降低鹽分的廢水從耦合脫鹽制氫裝置中排出后，輸送至水解酸化池中進(jìn)行水解酸化，經(jīng)水解酸化處理后，廢水中的淀粉類物質(zhì)可以降解為乙酸等小分子物質(zhì)，然后將水解酸化池的出水輸送至耦合脫鹽制氫裝置的電氧化室中進(jìn)行電氧化，電氧化過程中，產(chǎn)生的氫離子經(jīng)過陽離子交換膜進(jìn)入到產(chǎn)氫室，在產(chǎn)氫陰極的作用下產(chǎn)生氫氣，實(shí)現(xiàn)能源的回收；
4.陽極富集產(chǎn)電微生物，為脫鹽過程提供電能，充分利用生物產(chǎn)電，在此系統(tǒng)中還設(shè)置電源，在生物產(chǎn)電電壓不足或不穩(wěn)定時(shí)，電源可以保證脫鹽效率；
5.在陽極中部分加入了通過IrO2修飾的鈦陽極，該電極在電源供電的作用下，可以將氨基酸類有機(jī)氮轉(zhuǎn)換為氮?dú)馊コ�，降低整個(gè)系統(tǒng)的總氮濃度，防止氨氮對(duì)后續(xù)厭氧工藝的毒害作用；
6.通過脫離子，可以將廢水中的硫酸鈉等鹽類回收，并回用到生產(chǎn)工藝中，大大降低了運(yùn)行成本。
（發(fā)明人：陳飛;邵衛(wèi)平）
