一种针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器制造技术

本实用新型专利技术提供一种针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器，包括碳刷阳极及与其连接的导线、碳刷阴极及与其连接的导线、钛片电极及与其连接的导线、具有均匀小孔的不锈钢外体、具有实时电流采集功能的恒电位仪及数据显示系统，该装置可置于污染水体中，利用生物电化学脱卤技术，通过生物阴极脱卤微生物和电极的协同作用，促进卤代有机物的降解，完成卤代有机物污染水体的修复，操作简单，无二次污染或带来生态安全威胁，修复成本和能耗较低，适合卤代有机物污染水体的修复处理。适合卤代有机物污染水体的修复处理。适合卤代有机物污染水体的修复处理。

A bioelectrochemical reactor for in situ remediation of halogenated organic matter polluted water

【技术实现步骤摘要】
一种针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器


[0001]本技术主要涉及生物电化学反应器领域，尤其涉及一种针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器。

技术介绍

[0002]水资源是人类赖以生存的必需资源，河流湖泊水体是目前自来水生产的重要源头之一。近年来，虽然工业技术的发展，大量的有机化学品投入使用，包括农药、抗生素等，并且随着技术的发展，生活中多方面也加大了对含有卤代有机物化学品的消耗，包括溴代阻燃剂、碘代造影剂以及含卤的药品。大量卤代有机化合物在人体和环境中不能完全代谢，进入水体中，水体受卤代有机物污染的问题在世界上受到极大的关注，其中以抗生素、药物和个人护理品、消毒副产物等为代表的卤代有机物，如氧氟沙星、双氯芬酸、三氯生和三碘甲烷等较为常见。在我国北方很多城市，都存在严重的卤代有机物污染。卤代有机物由于含有碳
‑
卤键，持久性强，难于生物降解，因此会在水体中长期存在。这造成了生态环境破坏，并严重影响人体健康，面对目前水体卤代有机物的污染现状，水体修复工作十分必要和紧迫。
[0003]目前，用于水体卤代有机物的去除技术主要由物理吸附、膜分离、高级氧化、化学还原和常规生物处理技术以及新兴的生物电化学系统等技术。
[0004]物理吸附和膜分离技术去除污染水体中的卤代有机物，具有成本低、设计和操作简单等优点，但是该方法的处理能力有限，且该方法去除卤代有机物仅是起到了富集的作用，并没有无害化去除，此外还面临后续吸附剂和膜的再生，含高浓度卤代有机物的再生液处理问题。
[0005]高级氧化技术主要是Fenton氧化和臭氧氧化技术，但是在污染水体的原位修复中，需要投加大量化学药剂，处理成本较高，并且该技术容易产生毒性更高的中间产物，具有二次污染，难以大范围应用于污染的处理。
[0006]由于碳
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卤键的存在该类物质具有更高的生物毒性，常规的生物处理技术难以将卤代有机物从水体中去除。
[0007]而新兴的生物电化学技术阴极上，可通过微生物和电极的相互作用将卤代有机物上的碳
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卤键选择性断裂，降低生物毒性，从而利于微生物以及阴极对脱卤降解产物进一步降解。

技术实现思路

[0008]用于上文提到的问题和需求，本技术的目的在于提供一种针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器，其由于采取了如下技术特征而解决了上述问题，并带来了其他技术效果。
[0009]为达上述目的，本技术提出了一种针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器，包括：
[0010]阳极单元，所述阳极单元包括阳极碳刷1及与其连接的阳极导线2；
[0011]阴极单元，所述阴极单元包括阴极碳刷3及与其连接的阴极导线4；
[0012]不锈钢圆筒6，所述不锈钢圆筒6开口向上，底部封闭，其环形侧壁上开设有多个等间距阵列状布置的通孔10，所述不锈钢圆筒6内设置有阳极单元、阴极单元和钛片电极5；
[0013]恒电位仪7，所述恒电位仪7与阳极单元、阴极单元和钛片电极5进行电连接；
[0014]数据显示系统8，电连接于恒电位仪7上实时检测电流变化。
[0015]根据优选方案，阳极碳刷1和阴极碳刷3由由碳纤维和钛丝缠绕形成的刷状结构，阳极碳刷1和阴极碳刷3均采用经过丙酮和硝酸浸泡预处理的碳基材料。
[0016]根据优选方案，多个所述通孔10占不锈钢圆筒6环形侧面的开孔率为30
‑
70％。
[0017]根据优选方案，不锈钢圆筒6的高径比为1～10，多个所述通孔10布置于远离不锈钢圆筒6上边缘和下边缘的中间区域上，所述通孔10的直径为0.2～2cm。
[0018]根据优选方案，阳极导线2和阴极导线4均采用导电金属丝，直径为0.1～10mm。
[0019]根据优选方案，阳极导线2和阴极导线4均采用铜丝或钛丝或不锈钢丝。
[0020]根据优选方案，恒电位仪7分别与阳极导线2、阴极导线4和钛片导线9相连接构成三电极体系；阳极导线2与阳极碳刷1相连接，阴极导线4与阴极碳刷3相连接，钛片导线9和电极钛片5相连接；恒电位仪为阴极提供0至
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1.5V的恒电位。
[0021]根据优选方案，阳极和阴极同时工作，也可以互换，在同一体系中营造氧化和还原的区域。
[0022]根据优选方案，生物电化学反应器放置在低于污染水体水面0.2m以下的区域。
[0023]本技术的有益效果：卤代有机物在阴极区域，利用生物电化学阴极脱卤技术，微生物在阴极碳刷和/或阳极碳刷上进行挂膜，通过电极和微生物的协同作用，完成还原脱卤作用，降低生物毒性；
[0024]此外，该反应的阴极区域可以进行脱卤有机产物的进一步氧化降解，实现卤代有机物的完全矿化；
[0025]反应器运行可将水体中氧化还原电位维持在较低的范围，更有利于定向微生物的富集和增殖；
[0026]该反应装置修复成本较低，不需要投加大量的化学药剂，运行所需电压较小，能耗较低；
[0027]反应装置适用于原位修复，该装置能够较为方便的应用到实际污染土壤的大范围修复中。
[0028]下文中将结合附图对实施本技术的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解本技术的特征和优点。
附图说明
[0029]图1为本技术中生物电化学反应器的轴向剖面结构图；
[0030]图2为本技术中生物电化学反应器的不锈钢圆筒外体的结构示意图；
[0031]图3为本技术中生物电化学反应器的阴极或阳极的结构示意图；
[0032]图4为本技术的实施例中模拟卤代有机物污染水体的有机玻璃槽示意图；
[0033]图5为本技术的实施例中模拟卤代有机物污染水体修复效果示意图；
[0034]图中，
[0035]1、阳极碳刷；2、阳极导线；3、阴极碳刷；4、阴极导线；5、钛片电极；6、不锈钢圆筒；7、恒电位仪；8、数据显示系统；9、钛片导线；10、通孔。
具体实施方式
[0036]为了使得本技术的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本技术具体实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0037]本技术提出一种针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器，用于位修复卤代有机物污染水体的工艺中，本技术对生物电化学反应器的结构不做限制，但该阴极单元和阳极单元的对配结构特别适用于卤代有机物污染水体中。
[0038]关于生物电化学反应器的实施例
[0039]总体上，本技术所提出的针对卤代有机物污染水体原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器，其特征在于，包括：阳极单元，所述阳极单元包括阳极碳刷(1)及与其连接的阳极导线(2)；阴极单元，所述阴极单元包括阴极碳刷(3)及与其连接的阴极导线(4)；不锈钢圆筒(6)，所述不锈钢圆筒(6)开口向上，底部封闭，其环形侧壁上开设有多个等间距阵列状布置的通孔(10)，所述不锈钢圆筒(6)内设置有阳极单元、阴极单元和钛片电极(5)；恒电位仪(7)，所述恒电位仪(7)与阳极单元、阴极单元和钛片电极(5)进行电连接；数据显示系统(8)，电连接于恒电位仪(7)上实时检测电流变化。2.根据权利要求1所述的针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器，其特征在于：所述阳极碳刷(1)和阴极碳刷(3)由碳纤维和钛丝缠绕形成的刷状结构，所述阳极碳刷(1)和阴极碳刷(3)均采用经过丙酮和硝酸浸泡预处理的碳基材料。3.根据权利要求2所述的针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器，其特征在于：多个所述通孔(10)占不锈钢圆筒(6)环形侧面的开孔率为30
‑
70％。4.根据权利要求3所述的针对卤代有机物污染水体原位修复的生物电化学反应器，其特征在于：所述不锈钢圆筒(6)的高径比为1～10，多个所述通...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔敏华，铁超，刘和，刘岚英，常礼东，
申请(专利权)人：江苏中林环工生态环境科技有限公司，
类型：新型
国别省市：