一种生物电化学反应器及其处理废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种生物电化学反应器及其处理废水的方法，其包括至少一组阳极室和阴极室，阳极室和阴极室交替串联设置，其中，阳极室设置入水口，其内部竖向设置有阳极板，将阳极室分隔为两部分，且阳极室内填充有导电性氧化填料；阴极室的内部竖向设置有阴极板，阴极板将阴极室分隔为两部分，且阴极室内填充有导电性还原填料；阳极室和阴极室之间设置有绝缘隔板，绝缘隔板位于阳极室和阴极室之间，绝缘隔板下方设置有透水隔离膜；阳极板和导电性氧化填料上生长有电活性微生物。填料上生长有电活性微生物。填料上生长有电活性微生物。

【技术实现步骤摘要】
一种生物电化学反应器及其处理废水的方法


[0001]本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种生物电化学反应器及其处理废水的方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]中低浓度废水因水质成分复杂、浓度变化大、含盐量和难降解成分明显偏高以及传统处理工艺的局限性，造成该类废水处理成本和处理难度较大。此外，来自垃圾渗滤液、造纸、制药、石油炼制等行业产生的难降解废水，其可生化性较低，成分复杂，含有有毒有害污染物，且排放量大，若不对其进行有效处理，会严重破坏生态环境，危害人体健康。
[0004]目前，国内对中低浓度废水的处理方式主要是生物膜法。生物膜法作为污水生物处理技术，利用生物膜降解中低浓度污水中的有机污染物，微生物菌群将有机污染物进行分解处理，去除污水中的有机污染物。但是难降解有机废水生物毒性强、生化需氧量低，而传统意义上生化处理方式中的微生物在难降解废水中容易失活，难以对废水进行有效处理。
[0005]而序批式活性污泥法，其缺点是污水在反应器中的储存时间过长，污染物去除效率低，还会引起污泥膨胀等问题。并且采用传统的物化法处理难降解废水时，由于过多地添加化学试剂，容易引发二次污染。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种生物电化学反应器及其处理废水的方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种生物电化学反应器，其包括至少一组阳极室和阴极室，阳极室和阴极室交替串联设置，其中，
[0009]阳极室设置入水口，其内部竖向设置有阳极板，将阳极室分隔为两部分，且阳极室内填充有导电性氧化填料；
[0010]阴极室的内部竖向设置有阴极板，阴极板将阴极室分隔为两部分，且阴极室内填充有导电性还原填料；
[0011]阳极室和阴极室之间设置有绝缘隔板，绝缘隔板位于阳极室和阴极室之间，绝缘隔板下方设置有透水隔离膜；
[0012]阳极板和导电性氧化填料上生长有电活性微生物。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种生物电化学废水处理方法，包括如下步骤：
[0014]污水自底部流入阳极室中，流经导电性氧化填料，并经阳极板溢流至另一侧，继续流经导电性氧化填料；污水在流动过程中，电活性微生物将污水中的有机质进行氧化；
[0015]经过氧化处理的污水自下方流至阴极室中，流经导电性还原填料，并经阴极板溢
流至另一侧，继续流经导电性还原填料；污水在流动过程中，污水被阳极室氧化得到的有机质离子被还原为水或气体，外排，实现有机污染物的去除；
[0016]污水在流经阴极室过程中，重金属离子被还原得到重金属单质，重金属单质附着于导电性还原填料上，实现重金属的去除。
[0017]上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0018]通过在反应仓内填充大量导电性氧化填料来提供充足的微生物吸附面积，以增加生物膜与污水接触面积，提高生物反应器对污染物的去除效率。外加电场在阴、阳两极发生氧化还原反应促进系统对污染物的去除效果。反应器中的微生物群落结构可以随着电压强度的改变而改变，并且微生物的活化作用可以强化生物转化能力，加快污染物的迁移和转化，提高生物反应器对污染物的去除效率。此外，电解作用能够改变污染物的化学形态，通过氧化、还原等作用去除污染物。
[0019]本专利技术的生物电化学系统是电化学反应器与生物膜法的有机结合，反应器的生物降解能力随着电场对微生物代谢的刺激和微生物群落的驯化而增强。电场可以提高微生物活性，促进其在优化范围内生长。在生物电化学反应器中加入导电性还原材料提高了生物膜的面积。通过施加电场培养生物膜吸附降解有机物，阳极去除有机物，阴极还原重金属离子等方式实现中低浓度废水净化、提高难降解废水的处理效率、提高废水的可生化性及废水资源化利用的目的。施加的电场是生物电化学系统结构和功能的关键部分，可以促进电活性细菌进行电子转移，加速难降解污染物的降解并提高其可生化性。
[0020]本专利技术整合了生物膜和电化学技术，并结合了两种处理工艺的优点，将电化学降解和生物降解整合到一个系统中。本专利技术在于解决现有生物电化学生物反应器中由于生物膜量低且生物菌群对污染物去除能力差而导致的中低浓度废水处理效率低、难降解污水处理效率低以及可生化性差问题，传质慢和电催化降解效率低问题。同时促进电化学活性细菌与传统厌氧菌的协同作用，实现难降解有机物的高效去除。本专利技术启动时间短，对不同水质适应能力强，HRT短，污染物去除效率高，耗电量低，且剩余污泥产量小。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0022]图1是本专利技术实施例的生物电化学反应器的整体结构示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例的废水流向图；
[0024]图3是本专利技术实施例的不同水力滞留时间下的生物电化学反应器处理COD(a)和氨氮(b)处理效率图。
[0025]其中，1、堆叠式反应器；2、入水口；3、阳极室I；4、阴极室I；5、阳极室II；6、阴极室II；7、出水口；8、直流电源；9、阳极导线；10、阴极导线；11、阳极板；12、导电性氧化填料；13、绝缘隔板；14、透水隔离膜；15、阴极板；16、导电性还原填料。
具体实施方式
[0026]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通
常理解的相同含义。
[0027]第一方面，本专利技术提供一种生物电化学反应器，其包括至少一组阳极室和阴极室，阳极室和阴极室交替串联设置，其中，
[0028]阳极室设置入水口，其内部竖向设置有阳极板，将阳极室分隔为两部分，且阳极室内填充有导电性氧化填料；
[0029]阴极室的内部竖向设置有阴极板，阴极板将阴极室分隔为两部分，且阴极室内填充有导电性还原填料；
[0030]阳极室和阴极室之间设置有绝缘隔板，绝缘隔板位于阳极室和阴极室之间，绝缘隔板下方设置有透水隔离膜；
[0031]阳极板和导电性氧化填料上生长有电活性微生物。
[0032]在一些实施例中，所述导电性氧化填料为活性炭或碳纳米管。
[0033]在一些实施例中，所述导电性还原填料为镍、钴或锰金属氧化物催化剂改性后的碳基材料。
[0034]在一些实施例中，所述电活性微生物选自地杆菌属(Geobacter)、嗜蛋白质菌属(Proteiniphilum)或厌氧氨氧化菌(Cloacamonas)中的至少一种。
[0035]在一些实施例中，所述透水隔离膜为采用绝缘材料制成的网状结构，如无纺布或塑料网。
[0036]设置透水隔离膜，用于将导电性氧化填料进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物电化学反应器，其特征在于：包括至少一组阳极室和阴极室，阳极室和阴极室交替串联设置，其中，阳极室设置入水口，其内部竖向设置有阳极板，将阳极室分隔为两部分，且阳极室内填充有导电性氧化填料；阴极室的内部竖向设置有阴极板，阴极板将阴极室分隔为两部分，且阴极室内填充有导电性还原填料；阳极室和阴极室之间设置有绝缘隔板，绝缘隔板位于阳极室和阴极室之间，绝缘隔板下方设置有透水隔离膜；阳极板和导电性氧化填料上生长有电活性微生物。2.根据权利要求1所述的生物电化学反应器，其特征在于：所述导电性氧化填料为活性炭或碳纳米管。3.根据权利要求1所述的生物电化学反应器，其特征在于：所述导电性还原填料为镍、钴或锰金属氧化物催化剂改性后的碳基材料。4.根据权利要求1所述的生物电化学反应器，其特征在于：所述电活性微生物选自地杆菌属、嗜蛋白质菌属或厌氧氨氧化菌中的至少一种。5.根据权利要求1所述的生物电化学反应器，其特征在于：所述透水隔离膜为采用绝缘材料制成的网状结构。6.一种生物电化学废水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：污水自底部流入阳极室中，流经导电性氧化填料，并经阳极板溢流至另一侧，继续流经导电性氧化填料；污水在流动过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯庆，李晓祥，吕耀威，王可强，朱冠禹，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：