公布日：2023.04.14
申請(qǐng)日：2022.11.25
分類號(hào)：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供了一種重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，此處理工藝效率高，菌膜使用周期長，不產(chǎn)生大量固廢，環(huán)境效益優(yōu)，菌膜析出重金屬后可以循環(huán)使用。該生物電解深度處理工藝包括步驟：(1)將希瓦氏菌使用培養(yǎng)基在好氧條件下進(jìn)行擴(kuò)培；(2)將擴(kuò)培后的菌種于厭氧條件下掛膜培養(yǎng)固定至第一石墨烯碳?xì)纸M合框架；(3)通入所述重金屬污染廢水將掛膜培養(yǎng)后的所述第一石墨烯碳?xì)纸M合框架進(jìn)行馴化培養(yǎng)得含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架；(4)將含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架作為陽極置于厭氧池的出水端，再和置于所述厭氧池的進(jìn)水端的陰極電導(dǎo)通后對(duì)所述重金屬污染廢水進(jìn)行生物電解處理。
權(quán)利要求書
1.重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，包括步驟：(1)菌種擴(kuò)培將希瓦氏菌使用培養(yǎng)基在好氧條件下進(jìn)行擴(kuò)培；(2)掛膜培養(yǎng)將擴(kuò)培后的菌種于厭氧條件下掛膜培養(yǎng)固定至第一石墨烯碳?xì)纸M合框架；(3)馴化培養(yǎng)通入所述重金屬污染廢水將掛膜培養(yǎng)后的所述第一石墨烯碳?xì)纸M合框架進(jìn)行馴化培養(yǎng)得含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架；(4)生物電解處理將所述含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架作為陽極置于厭氧池的出水端，再和置于所述厭氧池的進(jìn)水端的陰極電導(dǎo)通后對(duì)所述重金屬污染廢水進(jìn)行生物電解處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述重金屬污染廢水為經(jīng)混凝沉淀后的出水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述陰極為第二石墨烯碳?xì)纸M合框架，所述第二石墨烯碳?xì)纸M合框架由多個(gè)第二石墨烯碳?xì)职瀵B加而成，所述第二石墨烯碳?xì)职灏ǖ诙┨細(xì)趾凸潭ㄋ龅诙┨細(xì)值匿X合金框。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述第一石墨烯碳?xì)纸M合框架由多個(gè)第一石墨烯碳?xì)职瀵B加而成，所述第一石墨烯碳?xì)职灏ǖ谝皇┨細(xì)趾凸潭ㄋ龅谝皇┨細(xì)值匿X合金框。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架和所述陰極借由導(dǎo)線進(jìn)行電導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述培養(yǎng)基包括酵母粉3～8g/L、蛋白胨5～15g/L和NaCl5～15g/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述掛膜培養(yǎng)采用的培養(yǎng)基包括醋酸鈉1～10g/L、乳酸鈉1～10g/L、富馬酸1～10g/L、檸檬酸鐵1～5g/L、磷酸氫二鉀100～300mg/L、磷酸二氫鉀100～300mg/L、酵母粉10～50mg/L、糖蜜10～50mg/L、硫酸鎂10～50mg/L、氯化鈣10～50mg/L和硫酸錳5～50mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架和所述陰極占所述厭氧池體積的30～40％。
發(fā)明內(nèi)容
基于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，此處理工藝效率高，菌膜使用周期長，不產(chǎn)生大量固廢，環(huán)境效益優(yōu)，菌膜析出重金屬后可以循環(huán)使用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，包括步驟：
(1)菌種擴(kuò)培
將希瓦氏菌使用培養(yǎng)基在好氧條件下進(jìn)行擴(kuò)培；
(2)掛膜培養(yǎng)
將擴(kuò)培后的菌種于厭氧條件下掛膜培養(yǎng)固定至第一石墨烯碳?xì)纸M合框架；
(3)馴化培養(yǎng)
通入所述重金屬污染廢水將掛膜培養(yǎng)后的所述第一石墨烯碳?xì)纸M合框架進(jìn)行馴化培養(yǎng)得含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架；
(4)生物電解處理
將所述含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架作為陽極置于厭氧池的出水端，再和置于所述厭氧池的進(jìn)水端的陰極電導(dǎo)通后對(duì)所述重金屬污染廢水進(jìn)行生物電解處理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝至少具有下述優(yōu)點(diǎn)：
(1)利用希瓦氏菌代謝氧化COD產(chǎn)電的特性對(duì)廢水進(jìn)行電解，可將廢水中的重金屬進(jìn)行深度的降解。通過生物電將重金屬去除，可以防止進(jìn)入生化系統(tǒng)后重金屬富集導(dǎo)致的毒害作用，保障生化系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行，而且生物電的使用成本低，不會(huì)產(chǎn)生大量的危廢，在經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益上都體現(xiàn)出良好的優(yōu)勢。
(2)本發(fā)明使用石墨烯碳?xì)诌M(jìn)行菌體掛膜，具有較強(qiáng)的導(dǎo)電能力，因此電子傳遞的電阻更小，對(duì)重金屬的電解還原能力更強(qiáng)。而且石墨碳?xì)譃槎嗫捉Y(jié)構(gòu)，其疏松適度更有利于污水中重金屬與電子的接觸，反應(yīng)效率較高。且石墨烯碳?xì)钟捎诰哂斜缺砻娣e大的優(yōu)勢，能夠與生化入水充分接觸，將陽極產(chǎn)生的生物電傳遞給生化入水中的重金屬離子，并將重金屬還原析出吸附在石墨烯碳?xì)直砻妗?/span>
(3)本發(fā)明將含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架作為陽極置于厭氧池的出水端，可使金屬在進(jìn)水端的陰極對(duì)重金屬進(jìn)行還原，避免了希瓦氏菌種與高濃度重金屬的直接接觸，防止重金屬對(duì)菌種的毒害抑制，可延長菌種的使用時(shí)間。含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架作為陽極置于厭氧池的出水端，重金屬主要在前端的陰極上還原析出，重金屬與含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架不直接混合在一起，這樣析出的重金屬可以通過清洗去除后回收，清洗后的含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架還可以重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)上更優(yōu)。
(4)石墨烯碳?xì)纸M合框架具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，采用其進(jìn)行掛膜培養(yǎng)，可便于安裝和取出。
作為一技術(shù)方案，所述重金屬污染廢水為經(jīng)混凝沉淀后的出水。
作為一技術(shù)方案，所述陰極為第二石墨烯碳?xì)纸M合框架，所述第二石墨烯碳?xì)纸M合框架由多個(gè)第二石墨烯碳?xì)职瀵B加而成，所述第二石墨烯碳?xì)职灏ǖ诙┨細(xì)趾凸潭ㄋ龅诙┨細(xì)值匿X合金框。
作為一技術(shù)方案，所述第一石墨烯碳?xì)纸M合框架由多個(gè)第一石墨烯碳?xì)职瀵B加而成，所述第一石墨烯碳?xì)职灏ǖ谝皇┨細(xì)趾凸潭ㄋ龅谝皇┨細(xì)值匿X合金框。
作為一技術(shù)方案，所述含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架和所述陰極借由導(dǎo)線進(jìn)行電導(dǎo)通。
作為一技術(shù)方案，所述培養(yǎng)基包括酵母粉3～8g/L、蛋白胨5～15g/L和NaCl5～15g/L。
作為一技術(shù)方案，所述掛膜培養(yǎng)采用的培養(yǎng)基包括醋酸鈉1～10g/L、乳酸鈉1～10g/L、富馬酸1～10g/L、檸檬酸鐵1～5g/L、磷酸氫二鉀100～300mg/L、磷酸二氫鉀100～300mg/L、酵母粉10～50mg/L、糖蜜10～50mg/L、硫酸鎂10～50mg/L、氯化鈣10～50mg/L和硫酸錳5～50mg/L。
作為一技術(shù)方案，所述含菌石墨烯碳?xì)纸M合框架和所述陰極占所述厭氧池體積的30～40％。
（發(fā)明人：李志弘;張保安;楊秋嬋）
