一种利用交流电强化微生物电化学系统处理废水的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种利用交流电强化微生物电化学系统处理废水的方法，将两个碳刷预处理后作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，构建单室微生物电化学系统，该系统还包括反应器、交流电信号发生器、数据采集器和欧姆电阻，工作电极竖直插入反应器并通过导线与欧姆电阻和交流电信号发生器串联，参比电极插入反应器内并与数据采集器连接，所述数据采集器与欧姆电阻并联。往反应器内泵入待处理的废水并接种底泥，混匀，通过交流电信号发生器对交流电的波形、电压、频率进行设置，并启动系统，实现工作电极的挂膜，然后设定水力停留时间对废水进行连续式处理。该方法可实现对难降解有机废水的氧化还原协同处理，大大提高了废水处理效率，并且成本低。并且成本低。并且成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种利用交流电强化微生物电化学系统处理废水的方法


[0001]本专利技术涉及一种利用交流电强化微生物电化学系统处理废水的方法，属于废水处理


技术介绍

[0002]随着化工行业的快速发展，人工合成的有机物种类与数量与日俱增，随之而来的是大量难降解有机污染物的产生。这些污染物一般不能被微生物降解，或需较长的时间才能被降解，当进入环境中，容易通过食物链在生物体内富集，并对生物体细胞产生不可逆的影响，造成致癌、致畸、致突变等一系列危害。工业废水中含有大量的氯苯类、多环芳烃、硝基化合物、偶氮化合物等难降解有机污染物，一旦进入到水体中，会给人类健康和生态环境带来严重的危害。因此，需要采取切实有效的手段对这类工业废水进行处理，以控制废水中难降解有机污染物的排放。
[0003]目前，对难降解有机废水的处理主要采用生物法、物化法和化学氧化法等方法，其中以生化处理工艺研究最为广泛。这类方法通常是针对某一特定废水的水质特征对微生物进行驯化培养或基因改造，并在此基础上对处理工艺进行改良，通过物化预处理或多级串联等技术强化对难降解有机污染物的去除效果。一般情况下，难降解有机污染物不能作为营养物质被微生物利用，微生物对这些污染物的降解需要通过共代谢作用实现，即难降解有机污染物的降解是伴随着微生物对葡萄糖、乙醇等易降解有机物的降解而实现的。然而，难降解有机废水中所含的易降解有机物非常少，因此，很难直接采用生化处理工艺对难降解有机废水进行处理，需要引入新的方法和技术对其进行改进。
[0004]微生物电化学系统是一种采用微生物的胞外电子传递作用强化污染物的降解转化方法。这种方法是通过施加电势的辅助作用，定向控制微生物电子的传递方向，刺激微生物的代谢能力，强化对污染物的降解。但是，目前生物电化学系统构建往往只能对难降解有机废水进行还原或者氧化处理，经过处理的废水往往还需要进行后续进一步处理，这使得废水的降解效率大打折扣，并且还增加了废水处理的成本。因此构建新的微生物电化学系统来进行有机废水的处理，对我国水资源保护和环境治理具有重大意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用交流电强化微生物电化学系统处理废水的方法，以解决现有的废水修复过程复杂、成本高的问题，本专利技术方法可实现对难降解有机废水的氧化还原协同处理，大大提高废水处理效率，并且成本低。
[0006]技术方案
[0007]本专利技术利用交流电自身的独特优势，施加于微生物电化学系统的两端代替原本的直流电。在一个周期内，当交流电提供正向电流时，电极作为电子的受体对有机污染物进行还原，当交流电提供反向电流时，电极作为电子的供体对有机污染进行氧化，当交流电通过周期性的电流变换，实现对有机污染物的还原与氧化反应协同进行，从而大大提高有机污
染物的去除效率。具体方案如下：
[0008]一种利用交流电强化微生物电化学系统处理废水的方法，包括如下步骤：
[0009](1)将两个碳刷预处理后作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，构建单室微生物电化学系统，所述微生物电化学系统还包括反应器、交流电信号发生器、数据采集器、欧姆电阻和导线，所述工作电极竖直插入反应器内，并通过导线与欧姆电阻和交流电信号发生器串联；所述参比电极插入反应器内，并通过导线与数据采集器连接，工作电极通过导线与数据采集器另一端相连；所述数据采集器与欧姆电阻并联；
[0010](2)往微生物电化学系统的反应器内泵入待处理的废水，并接种底泥，搅拌混合均匀，通过交流电信号发生器对交流电的波形、电压、频率进行设置，并启动微生物电化学系统，对待处理废水进行氧化还原协同处理，通过数据采集器采集得出电流稳定后，工作电极挂膜完成；
[0011](3)工作电极挂膜完成后，设定合适的水力停留时间，开始对废水进行连续式处理。
[0012]进一步，步骤(1)中，所述预处理的方法是：先用去离子水洗去碳刷表面的杂质，然后用丙酮浸泡24h，直接放入马弗炉中，600℃下烘烤30min,最后用去离子水冲洗。
[0013]进一步，步骤(1)中，所述欧姆电阻的电阻值为100Ω。
[0014]进一步，步骤(2)中，往废水中接种底泥时，底泥和废水的体积比为1:9。
[0015]本专利技术的有益效果：
[0016]1)本专利技术采用交流电，其具有天然的正负极切换，可以实现电极对污染物进行氧化、还原交替进行处理废水，既可以将原始的污染物进行还原降解，又可以将原始污染物还原的中间产物进行氧化处理，对污染物的还原氧化交替进行，实现了对污染物的高效降解。
[0017]2)交流电在一个周期内循环的电荷为零，在导电表面和溶液中的化学氧化还原反应最小化，相比于直流电的环境更加利于微生物的生长，更利于废水的处理。
[0018]3)相较于直流电，交流电在一个周期内电能的消耗更小，并且交流电为日常使用的电流形式，相较于直流电不需要额外的转换装置，节约了废水的处理成本。
附图说明
[0019]图1为实施例1采用的微生物电化学系统的结构示意图；
[0020]图2为实施例1的微生物电化学系统与直流对照组、开路对照组对偶氮染料AYR的降解效果对比测试结果；
[0021]图3为实施例1的微生物电化学系统与直流对照组、开路对照组对5
‑
ASA的降解百分比；
[0022]图4为实施例1的微生物电化学系统与直流对照组、开路对照组对PPD的降解百分比。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0024]实施例1
[0025]选取茜素黄R(AYR)作为特征偶氮染料，该染料的化学结构包含一个偶氮双键(
‑
N
＝N
‑
)，一个硝基(
‑
NO2)助色基团。当生物电化学系统产生周期性电流，并稳定运行5个周期后，在去离子水中加入偶氮染料AYR，考察AYR初始浓度为100mg/L条件下的脱色效果，通过与传统的直流电电化学系统和单纯的厌氧生物反应器进行对比，验证该系统的有效性。方法如下：
[0026](1)将两个碳刷进行预处理，方法为：先用去离子水洗去碳刷表面的杂质，然后用丙酮浸泡24h，接着放入马弗炉中，600℃下烘烤30min,最后用去离子水冲洗。以预处理后的两个碳刷作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，构建单室微生物电化学系统，结构示意图如图1所示，所述微生物电化学系统包括反应器1、工作电极2、参比电极3、交流电信号发生器4、数据采集器6、欧姆电阻5和导线，所述工作电极2竖直插入反应器1内，并通过导线与欧姆电阻5和交流电信号发生器4串联；所述参比电极3插入反应器1内，并通过导线与数据采集器6的正极连接，工作电极2通过导线与数据采集器6另一端相连；所述数据采集器6与欧姆电阻5并联，欧姆电阻5的电阻值为100Ω。
[0027](2)往微生物电化学系统的反应器内泵入初始浓度为100mg/L的AYR溶液作为待处理废水，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用交流电强化微生物电化学系统处理废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将两个碳刷预处理后作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，构建单室微生物电化学系统，所述微生物电化学系统还包括反应器、交流电信号发生器、数据采集器、欧姆电阻和导线，所述工作电极竖直插入反应器内，并通过导线与欧姆电阻和交流电信号发生器串联；所述参比电极插入反应器内，并通过导线与数据采集器连接，工作电极通过导线与数据采集器另一端相连；所述数据采集器与欧姆电阻并联；(2)往微生物电化学系统的反应器内泵入待处理的废水，并接种底泥，搅拌混合均匀，通过交流电信号发生器对交流电的波形、电压、频率进行设置，并启动微生物电化学系统，对待处理废水进行氧化还原协同处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：远野，陈顺孟，张璐璐，丁成，陈天明，朱莎莎，乔椋，
申请(专利权)人：盐城工学院技术转移中心有限公司，
类型：发明
国别省市：