公布日:2023.06.23
申請(qǐng)日:2023.02.14
分類號(hào):C02F3/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I
摘要
本發(fā)明提供一種廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬的方法。本發(fā)明利用雙室微生物燃料電池進(jìn)行廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬,其中,向陽(yáng)極室接種厭氧污泥并加入預(yù)處理后的廚余廢油,向陰極室加入含金屬離子的廢水。本發(fā)明利用雙室微生物燃料電池處理廚余廢油能夠持續(xù)產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓,同時(shí)回收廢水中金屬。本發(fā)明降低了廚余廢油中COD的同時(shí),并有效處理了含金屬離子的廢水,緩解了廚余廢油與含金屬離子廢水的處理壓力,降低了成本,同時(shí)也降低了二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明還具有安全環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)電周期長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬的方法,其特征在于,利用雙室微生物燃料電池進(jìn)行廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬,其中,向陽(yáng)極室接種厭氧污泥并加入預(yù)處理后的廚余廢油,向陰極室加入含金屬離子的廢水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,對(duì)所述廚余廢油進(jìn)行預(yù)處理的方法包括:對(duì)所述廚余廢油進(jìn)行加熱、冷卻和過(guò)濾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,對(duì)所述廚余廢油進(jìn)行預(yù)處理的方法包括:使所述廚余廢油與活性白土進(jìn)行吸附反應(yīng),之后對(duì)其進(jìn)行抽濾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,對(duì)所述廚余廢油進(jìn)行預(yù)處理的方法為:對(duì)所述廚余廢油進(jìn)行加熱、冷卻和過(guò)濾得到預(yù)處理廢油,然后將所述預(yù)處理廢油與活性白土進(jìn)行吸附反應(yīng),之后對(duì)其進(jìn)行抽濾。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述預(yù)處理廢油與所述活性白土的質(zhì)量比為(2~3):20。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述吸附反應(yīng)的時(shí)間為40min~50min;和/或,所述吸附反應(yīng)的溫度為100℃~120℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,采用孔徑為0.30μm~0.65μm的濾膜進(jìn)行所述抽濾。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,在所述雙室微生物燃料電池運(yùn)行的同時(shí),所述預(yù)處理后的廚余廢油在所述陽(yáng)極室進(jìn)行水解酸化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的方法,其特征在于,所述陽(yáng)極室設(shè)有攪拌裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述含金屬離子的廢水為含銅離子的廢水。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種安全環(huán)保、整個(gè)過(guò)程操作簡(jiǎn)單且成本較低的廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬的方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中金屬的方法,利用雙室微生物燃料電池進(jìn)行廚余廢油產(chǎn)電同步回收廢水中離子,其中,向陽(yáng)極室接種厭氧污泥并加入預(yù)處理后的廚余廢油,向陰極室加入含金屬離子的廢水。
微生物燃料電池陽(yáng)極室通入廚余廢油并接種厭氧污泥,陰極室通入含金屬離子廢水,啟動(dòng)微生物燃料電池,厭氧污泥中的產(chǎn)電微生物通過(guò)自身代謝作用,將預(yù)處理后的廚余廢油氧化并釋放質(zhì)子和電子,電子被介體傳遞至陽(yáng)極表面,使陽(yáng)極接收電子發(fā)生還原反應(yīng),同時(shí)電子也通過(guò)外電路傳遞至陰極從而形成有效電流,質(zhì)子則通過(guò)微生物燃料電池中的質(zhì)子交換膜傳遞至陰極,陰極接收從陽(yáng)極傳遞過(guò)來(lái)的質(zhì)子和電子,使陰極表面發(fā)生還原反應(yīng),從而形成閉合回路,產(chǎn)生穩(wěn)定電壓,并且達(dá)到回收廢水中金屬的目的。
優(yōu)選地,所述預(yù)處理后的廚余廢油與厭氧污泥的投料體積比為1:0.8~1.2,優(yōu)選為1:0.9~1.1。
優(yōu)選地,所述厭氧污泥取自附近的污水處理廠,取回后將其依次經(jīng)過(guò)若干次沉淀和淘洗后得到濃縮污泥,將濃縮污泥投入陽(yáng)極室,并投入預(yù)處理后的廚余廢油對(duì)污泥進(jìn)行厭氧培養(yǎng)馴化15~20d,獲得所述厭氧污泥。
根據(jù)一種實(shí)施方式,對(duì)所述廚余廢油進(jìn)行預(yù)處理的方法包括:對(duì)所述廚余廢油進(jìn)行加熱、冷卻和過(guò)濾。
根據(jù)另一種實(shí)施方式,對(duì)所述廚余廢油進(jìn)行預(yù)處理的方法包括:使所述廚余廢油與活性白土進(jìn)行吸附反應(yīng),之后對(duì)其進(jìn)行抽濾。
根據(jù)一種具體且優(yōu)選實(shí)施方式,對(duì)所述廚余廢油進(jìn)行預(yù)處理的方法為:對(duì)所述廚余廢油進(jìn)行加熱、冷卻和過(guò)濾得到預(yù)處理廢油,然后將所述預(yù)處理廢油與活性白土進(jìn)行吸附反應(yīng),之后對(duì)其進(jìn)行抽濾。
優(yōu)選地,所述預(yù)處理廢油與所述活性白土的質(zhì)量比為(2~3):20,例如2:20、2.2:20、2.4:20、2.6:20、2.8:20。
進(jìn)一步優(yōu)選地,所述預(yù)處理廢油與所述活動(dòng)白土的質(zhì)量比為(2.5~3):20。
優(yōu)選地,所述吸附反應(yīng)的時(shí)間為40min~50min,例如42min、44min、46min、48min。
進(jìn)一步優(yōu)選地,述吸附反應(yīng)的時(shí)間為45min~50min。
優(yōu)選地,所述吸附反應(yīng)的溫度為100℃~120℃,例如105℃、108℃、110℃、115℃、118℃。
進(jìn)一步優(yōu)選地,所述吸附反應(yīng)的溫度為110℃~120℃。
優(yōu)選地,采用孔徑為0.30μm~0.65μm的濾膜進(jìn)行所述抽濾。
進(jìn)一步優(yōu)選地,采用孔徑為0.45μm的濾膜進(jìn)行所述抽濾。
優(yōu)選地,所述預(yù)處理后的廚余廢油與緩沖組份混合后通入所述陽(yáng)極室。
優(yōu)選地,在所述雙室微生物燃料電池運(yùn)行同時(shí),所述預(yù)處理后的廚余廢油在所述陽(yáng)極室進(jìn)行水解酸化。
優(yōu)選地,所述陽(yáng)極室設(shè)有攪拌裝置。
進(jìn)一步優(yōu)選地,所述攪拌裝置的攪拌葉位于所述陽(yáng)極室的底部。
優(yōu)選地,所述含金屬離子的廢水為含銅離子的廢水。
進(jìn)一步優(yōu)選地,所述含銅離子的廢水中銅離子的含量為0.3g/L~0.6g/L,例如0.4g/L,0.5g/L,0.6g/L等。
優(yōu)選地,所述雙室微生物燃料電池(雙室MFC)的陽(yáng)極室內(nèi)的陽(yáng)極以及陰極室內(nèi)的陰極上分別裹有一層碳布,所述碳布處理過(guò)程如下:
A1、裁剪兩塊所需尺寸的碳布;
A2、采用去離子水將碳布沖洗干凈;
A3、將沖洗后的碳布浸入甲醇溶液中;
A4、浸泡后用去離子水進(jìn)行沖洗;
A5、將碳布放入440~460℃馬弗爐灼燒25~35min,取出后冷卻;
A6、將A型環(huán)氧樹(shù)脂膠和B型環(huán)氧樹(shù)脂膠按照體積比1:0.8~1.2的量混合均勻制得的環(huán)氧樹(shù)脂膠,然后采用環(huán)氧樹(shù)脂膠將陽(yáng)極和陰極分別與碳布粘合,最終進(jìn)行風(fēng)干固定。
優(yōu)選地,所述雙室MFC的陰極室與陽(yáng)極室采用質(zhì)子交換膜隔開(kāi),質(zhì)子交換膜的處理過(guò)程如下:
B1、將質(zhì)子交換膜在75~85℃的2~4wt%過(guò)氧化氫溶液中浸泡1~2h;
B2、用75~85℃的去離子水沖洗3~5次;
B3、再將質(zhì)子交換膜放入75~85℃的硫酸溶液中浸泡1~2h;
B4、用75~85℃的去離子水沖洗3~5次;
B5、將質(zhì)子交換膜放在去離子水中密封保存,當(dāng)需要使用質(zhì)子交換膜時(shí),將封存的質(zhì)子交換膜取出并在空氣中自然風(fēng)干。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明利用雙室微生物燃料電池處理廚余廢油能夠持續(xù)產(chǎn)電,且同時(shí)回收廢水中金屬。本發(fā)明降低了廚余廢油中COD的同時(shí),并有效處理了含金屬離子的廢水,緩解了廚余廢油與含金屬離子廢水的處理壓力,降低了成本,同時(shí)也降低了二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明還具有安全環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)電周期長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。
(發(fā)明人:蘭華春;郭盛楠;鞠佳偉;劉會(huì)娟)