一种微生物电解池及其处理木醋液的方法技术

本发明专利技术涉及一种微生物电解池及其处理木醋液的方法，属于生物难降解热解废液处理技术领域。本发明专利技术所述微生物电解池包括由分隔膜分隔的微生物电解池的阳极室和微生物电解池的阴极室；所述微生物电解池的阳极室内包括设置在底部的阳极进水口和设置在顶部的阳极出水口，微生物电解池的阳极室内部填充生物炭，所述生物炭与碳纤维刷共同组成阳极电极材料，同时生物炭作为阳极微生物的载体材料；所述微生物电解池的阴极室包括设置在底部的阴极进水口和设置在顶部的阴极出水口，泡沫镍作为阴极电极材料；阳极和阴极通过钛丝连接到外电路。本发明专利技术提供的微生物电解池环保、廉价，操作简单，能有效处理生物难降解的木醋液，充分利用热解炭化的生物炭资源。

【技术实现步骤摘要】
一种微生物电解池及其处理木醋液的方法
本专利技术涉及生物难降解热解废液处理
，具体涉及一种微生物电解池及其处理木醋液的方法。
技术介绍
随着工农业经济的迅速发展和人口增长，水危机是各国在政策、经济和技术方面面临的一大复杂问题，我国每年因缺水造成的工业经济损失达2300多亿元。近年来，特别是难降解废水的排放量呈急剧增加的趋势，致使许多江、河、湖、水库甚至地下水都遭受不同程度的污染，因此废水排放已成为一种严重的环境威胁。因此，从可持续角度出发，若废水能够经过适当处理而再次作为资源加以利用，不仅可以降低环境中污水的排放，还可以节约新鲜水资源。对于成分复杂的废水，利用传统的水处理技术已难以进行高效的降解处理，如物理方法(重力分离法、离心分离法)、化学方法(汽提、吸附、萃取、化学沉淀、离子交换、电渗析、反渗透、高级氧化工艺)、生物方法(需氧处理法和厌氧处理法)等。因此需要进一步不断的探索新型的废水处理方法以处理该类废水。热解炭化技术可利用各种生物质资源生产生物炭，但在此过程中不可避免的产生了一些副产物，其主要的副产物为木醋液。据估计，每转换1000kg的含水率为15％的废弃生物质原料，将会有150～180L的木醋液产生。目前，尽管在农业领域(作为土壤改良剂和修复剂)、环境领域(重金属污染治理、固氮减排)等对于木醋液的利用有一些尝试性应用，但大规模的广泛应用的研究却较少，大多数研究者往往集中在研究生物炭的品质和性能的提升上。因此目前如何较好的处理这种难降解的木醋液是热解炭化技术亟待解决的主要问题之一。经测定，该种废水中含有大量的碳、氢、氧等，若大量的这种含有高浓度元素的水相产物直接排放到环境中，不仅会造成环境污染，而且也是营养元素的浪费。特别地，该种废水含有高浓度的(100000mgCOD/L)、成分复杂的、有毒有害的和具有高的酸碱度特性的水溶性有机化合物(pH＝3.30)，如含氧杂环化合物，废水中含氧杂环类化合物属于生物难降解物质，如果这种难降解的复杂废水没有被进一步处理直接排入环境中，可能对动物、植物、甚至是人类的健康造成危害。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微生物电解池及其处理木醋液的方法。本专利技术提供的微生物电解池环保、廉价，操作简单，既能有效处理生物难降解的木醋液，也能充分利用热解炭化的生物炭资源。本专利技术提供了一种微生物电解池，所述微生物电解池包括由分隔膜(1)分隔的微生物电解池的阳极室(2)和微生物电解池的阴极室(3)；所述微生物电解池的阳极室(2)内包括设置在底部的阳极进水口(4)和设置在顶部的阳极出水口(5)，微生物电解池的阳极室(2)内部填充生物炭(8)，所述生物炭(8)与碳纤维刷(7)共同组成阳极电极材料，同时生物炭(8)作为阳极微生物的载体材料；所述微生物电解池的阴极室(3)包括设置在底部的阴极进水口(9)和设置在顶部的阴极出水口(10)，泡沫镍(11)作为阴极电极材料；阳极和阴级通过钛丝(12)连接到外电路。优选的是，所述微生物电解池的阳极室(2)还包括阳极取样口(6)。优选的是，所述微生物电解池的阴极室(3)内部还包括搅拌装置(13)。优选的是，所述钛丝的直径为0.8～1.2mm。优选的是，所述分隔膜(1)包括阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜。优选的是，所述生物炭(8)的填充量为微生物电解池的阳极室体积的三分之二。优选的是，所述生物炭(8)包括椰壳炭、灌木炭、秸秆炭、稻壳炭、花生壳炭和木屑炭中的一种或多种。本专利技术还提供了基于上述技术方案所述微生物电解池的处理木醋液的方法，包括以下步骤：1)保持所述微生物电解池的外电路电压为0.6～1.2V，在阳极进水口中通入阳极底物和接种物，在25～30℃下进行微生物富集驯化培养，在培养的前15d，隔天添加营养液底物和接种物，15d后，仅隔天更换营养液底物，检测微生物富集驯化培养中的电流增长情况，当体系电流达到稳定期时，驯化完成；所述接种物包括微生物燃料电池的出水、微生物电解池的出水和污水厂的厌氧污泥中的一种或多种；所述营养液底物为含CH3COONa1.648～3.296g/L、NH4Cl0.31g/L、K2HPO42.6g/L、KH2PO44.4g/L、酵母膏0.2g/L的水溶液；所述微生物电解池的阳极室中的水力停留时间为24～48h；2)在阴极进水口通入PBS缓冲液；保持微生物电解池的阴极室中液相的水力停留时间为24～48h；3)在阳极进水口中通入木醋液，保持微生物电解池的阳极室中木醋液的水力停留时间为24～48h；所述步骤1)和步骤2)没有时间先后顺序的限定。优选的是，步骤2)所述PBS缓冲液的浓度为50～100mmol/L。优选的是，步骤1)所述接种物包括微生物燃料电池的出水、微生物电解池的出水或污水厂的厌氧污泥中的一种或多种。本专利技术提供了一种微生物电解池。本专利技术提供的微生物电解池将生物炭作为阳极电极材料和微生物载体材料，可以有效降低投资成本，实现利用生物炭资源的同时高效处理木醋液的目标，是一种绿色、环保、可持续的处理木醋液的电化学方法，能够解决现有木醋液处理技术匮乏的问题。利用本专利技术所述微生物电解池处理木醋液底物降解率高、系统运行稳定、经济性高；利用微生物电解池处理水热液化废水，不仅可以实现生物炭的有效利用，而且对于难降解复杂废水-木醋液进行了高效的处理。试验结果表明，椰壳生物炭阳极的微生物电解池对于低浓度木醋液的处理效果明显，以低浓度的木醋液作为微生物电解池底物时，COD去除率为71.4％，出水的水质COD为359.0mgCOD/L，符合污水三级排放标准；对于高浓度的木醋液原液可以用生活污水、啤酒废水等低浓度废水混配之后再经过微生物电解池处理，微生物电解池为木醋液的处理提供了一条切实可行的道路，为工程化应用提供基础。附图说明图1为本专利技术提供的微生物电解池结构图；图2为本专利技术提供的碳纤维刷图片；图3为本专利技术提供的泡沫镍图片。具体实施方式本专利技术提供了一种微生物电解池，所述微生物电解池包括由分隔膜1分隔的微生物电解池的阳极室2和微生物电解池的阴极室3；所述微生物电解池的阳极室2内包括设置在底部的阳极进水口4和设置在顶部的阳极出水口5，微生物电解池的阳极室2内部填充生物炭8，所述生物炭8与碳纤维刷7共同组成阳极电极材料，同时生物炭8作为阳极微生物的载体材料；所述微生物电解池的阴极室3包括设置在底部的阴极进水口9和设置在顶部的阴极出水口10，泡沫镍11作为阴极电极材料；阳极和阴极通过钛丝12连接到外电路。本专利技术所述微生物电解池为双室结构的反应器。本专利技术所述微生物电解池选取生物炭8作为微生物电解池阳极的填充材料，与碳纤维刷7共同作为阳极电极材料，同时生物炭8作为阳极微生物的载体材料，泡沫镍11作为阴极电极材料，钛丝12作为电流收集器连接到外电路。在本专利技术中，所述钛丝12的直径优选为0.8～1.2mm，更优选为0.8mm。在本专利技术中，所述生物炭8优选包括椰壳炭、灌木炭、秸秆炭、稻壳炭、花生壳炭和木屑炭中的一种或多种。在本专利技术中，所述生物炭优选为颗粒状。本专利技术所述生物炭在使用前，优选进行过筛、清洗和灭菌，本专利技术所述生物炭优选过8～10目筛。在本专利技术中，所述生物炭8的填充量优选为微生物电解池的阳极室体积的三分之二，留出顶部空间以满足批式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物电解池，其特征在于，所述微生物电解池包括由分隔膜(1)分隔的微生物电解池的阳极室(2)和微生物电解池的阴极室(3)；所述微生物电解池的阳极室(2)内包括设置在底部的阳极进水口(4)和设置在顶部的阳极出水口(5)，微生物电解池的阳极室(2)内部填充生物炭(8)，所述生物炭(8)与碳纤维刷(7)共同组成阳极电极材料，同时生物炭(8)作为阳极微生物的载体材料；所述微生物电解池的阴极室(3)包括设置在底部的阴极进水口(9)和设置在顶部的阴极出水口(10)，泡沫镍(11)作为阴极电极材料；阳极和阴级通过钛丝(12)连接到外电路。

【技术特征摘要】
1.一种微生物电解池，其特征在于，所述微生物电解池包括由分隔膜(1)分隔的微生物电解池的阳极室(2)和微生物电解池的阴极室(3)；所述微生物电解池的阳极室(2)内包括设置在底部的阳极进水口(4)和设置在顶部的阳极出水口(5)，微生物电解池的阳极室(2)内部填充生物炭(8)，所述生物炭(8)与碳纤维刷(7)共同组成阳极电极材料，同时生物炭(8)作为阳极微生物的载体材料；所述微生物电解池的阴极室(3)包括设置在底部的阴极进水口(9)和设置在顶部的阴极出水口(10)，泡沫镍(11)作为阴极电极材料；阳极和阴级通过钛丝(12)连接到外电路。2.根据权利要求1所述的微生物电解池，其特征在于，所述微生物电解池的阳极室(2)还包括阳极取样口(6)。3.根据权利要求1所述的微生物电解池，其特征在于，所述微生物电解池的阴极室(3)内部还包括搅拌装置(13)。4.根据权利要求1所述的微生物电解池，其特征在于，所述钛丝(12)的直径为0.8～1.2mm。5.根据权利要求1所述的微生物电解池，其特征在于，所述分隔膜(1)包括阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜。6.根据权利要求1所述的微生物电解池，其特征在于，所述生物炭(8)的填充量为微生物电解池的阳极室体积的三分之二。7.根据权利要求1所述的微生物电解池，其特征在于，所述生物炭(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立欣，申瑞霞，冯晶，荆勇，
申请(专利权)人：农业农村部规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11