一种利用生物电化学系统去除水中技术方案

本发明专利技术属于污水修复技术领域，具体涉及一种利用生物电化学系统去除水中

【技术实现步骤摘要】
一种利用生物电化学系统去除水中Cr(VI)的装置及方法


[0001]本专利技术属于污水修复
，具体涉及一种利用生物电化学系统去除水中
Cr(VI)
的装置及方法
。

技术介绍

[0002]从废水或地下水中回收和去除
Cr
的传统方法是离子交换法
、
化学沉淀法
、
电解法
、
生物法及吸附法等，这些方法存在能耗高
、
化学消耗大
、
产生多余的二次产物和残留高浓度有毒污泥等缺点
。
例如，化学沉淀法，虽然操作简单，但是容易产生二次污染，需要额外提供电源，成本高；生物法，虽然成本低，但是处理周期长，也容易产生二次污染
。
[0003]现有的以还原
Cr(VI)
为目的的生物电化学系统，缺乏在相对长时间内持续
、
稳定提供电子的能力，比污泥提供电子的周期短
、
稳定性差，而且需要频繁更换，不利于阴极
Cr(VI)
的稳定还原，造成系统成本的增加
。
[0004]铁氧化菌功能菌群：是一类可以利用铁作为电子供体
、
氧为电子受体进行新陈代谢的原核生物
。
可以通过氧化
Fe
2+
、
还原硫化合物和固定环境中的二氧化碳来产生能量
。
可以被用来有效去除铁和锰，通过使用铁氧化菌并作为吸附剂发生反应的石灰石，可以更有效地从地下水中去除铁和锰
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种利用生物电化学系统去除水中
Cr(VI)
的装置及方法，所述装置具有三室双生物阴极电化学处理系统，阴极采用铁氧化菌功能菌群降解
Cr(VI)
的方法，可做到长时间稳定运行，具有处理效率高，成本低，处理产物无害环保等优点，且能自行产电，无需提供额外电源
。
[0006]采用的技术方案为：
[0007]一种利用生物电化学系统去除水中
Cr(VI)
的装置，包括阴极
、
阳极
、
阴极室
、
阳极室，所述阴极室设置两个，两个阴极室的中间设置阳极室，阳极室的两侧分别通过质子交换膜与阴极室分隔开；
[0008]其中一个阴极室的正面左下角设置阴极进水口
、
右下角设置连通口，另一个阴极室的正面左下角设置连通口
、
背面右上角设置阴极出水口，两个连通口之间通过连通管相连通；所述阳极室的正面左下角设置阳极进水口，其背面右上角设置阳极出水口；
[0009]所述阳极室中央顶端安装向下垂直的阳极，所述阳极附着厌氧产电微生物，各所述阴极室中央安装垂直向下的阴极，各阴极附着铁
(II)
氧化菌功能菌群，形成阴极室
、
阳极室
、
阴极室三室双生物阴极电化学处理系统，其中一个阴极与阳极之间通过连接线外接用电设备，两个阴极之间接通连接线
。
其中，用电设备可以是电阻
、
储电装置
、
风扇等电器部件
。
[0010]优选的，所述阴极
、
阳极分别采用碳刷电极
。
[0011]优选的，所述碳刷电极使用前的预处理方法为：分别用
0.5M
的稀硝酸
、
丙酮
、
乙醇，
去离子水分别浸泡一天，每次更换洗液后，超声震荡
1h。
[0012]优选的，所述阳极室顶部密封，各阴极室顶部为开放式
。
[0013]优选的，阳极厌氧产电微生物膜的培养方法为，以厌氧污泥为阳极接种菌，与阳极培养基进行培养，阳极培养基包括
Na2HPO4·
12H2O、KH2PO4、NaCl、MgSO4·
7H2O、CaCl2、CH3COONa、
和微量元素，其中，微量元素包括氨三乙酸
、MgSO4·
7H2O、MnSO4·
H2O、NaCl、CuSO4·
5H2O、KAl(SO4)2、H3BO3、FeSO4·
7H2O、CaCl2·
2H2O、CoCl2·
6H2O、ZnSO4·
7H2O、Na2MoO4；
[0014]其中，阳极厌氧产电微生物膜的培养，也可以采用生活污水
、
有机废水代替阳极培养基进行培养
。
[0015]具体各成分的浓度为
(g
·
L
‑1)
：
17.1Na2HPO4·
12H2O
，
3.0KH2PO4，
0.3NaCl
，
0.494MgSO4·
7H2O
，
0.01CaCl2，
0.641CH3COONa(
相当于
500mg
·
L
‑1COD)
和
1mL
·
L
‑1微量元素，其中，微量元素的成分为
(g
·
L
‑1)
：
1.7
氨三乙酸，
1.6MgSO4·
7H2O
，
0.37MnSO4·
H2O,1.50NaCl
，
0.01CuSO4·
5H2O,0.02KAl(SO4)2，
0.01H3BO3，
0.10FeSO4·
7H2O
，
0.10CaCl2·
2H2O
，
0.10CoCl2·
6H2O
，
0.10ZnSO4·
7H2O
，
0.01Na2MoO4。
[0016]接种时，厌氧污泥与阳极培养基配成混合均匀溶液，每三天更换一次混合阳极液，直到阳极电势降低至
‑
0.35V
±
0.05V
时；培养完成
。
[0017]作为进一步的优选，厌氧污泥与阳极培养基体积比为
1:50。
[0018]优选的，铁
(II)
氧化菌功能菌群的培养方法为，在
18
‑
25℃
温度条件下，以活性污泥为接种物，将活性污泥与新鲜的
9K
培养基混合，
9K
培养基成分包括
FeSO4·
7H2O、K2HPO4、(NH4)2SO4、KCl、MgSO4·
7H2O
；
[0019]用硫酸调节
pH
到2‑3的范围，在
300mL
·
min
‑1的空气中曝气一周本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用生物电化学系统去除水中
Cr(VI)
的装置，包括阴极
、
阳极
、
阴极室
、
阳极室，其特征在于，所述阴极室设置两个，两个阴极室的中间设置阳极室，阳极室的两侧分别通过质子交换膜与阴极室分隔开；其中一个阴极室的正面左下角设置阴极进水口
、
右下角设置连通口，另一个阴极室的正面左下角设置连通口
、
背面右上角设置阴极出水口，两个连通口之间通过连通管相连通；所述阳极室的正面左下角设置阳极进水口，其背面右上角设置阳极出水口；所述阳极室中央顶端安装向下垂直的阳极，所述阳极附着厌氧产电微生物膜，各所述阴极室中央安装垂直向下的阴极，各阴极附着铁
(II)
氧化菌功能菌群，形成阴极室
、
阳极室
、
阴极室三室双生物阴极电化学处理系统，其中一个阴极与阳极之间通过连接线外接用电设备，两个阴极之间接通连接线
。2.
根据权利要求1所述的一种利用生物电化学系统去除水中
Cr(VI)
的装置，其特征在于，所述阴极
、
阳极分别采用碳刷电极
。3.
根据权利要求1所述的一种利用生物电化学系统去除水中
Cr(VI)
的装置，其特征在于，所述碳刷电极使用前的预处理方法为：分别用
0.5M
的稀硝酸
、
丙酮
、
乙醇，去离子水分别浸泡，每次更换洗液后，超声震荡
。4.
根据权利要求1所述的一种利用生物电化学系统去除水中
Cr(VI)
的装置，其特征在于，所述阳极室顶部密封，各阴极室顶部为开放式
。5.
根据权利要求1所述的一种利用生物电化学系统去除水中
Cr(VI)
的装置，其特征在于，阳极厌氧产电微生物膜的培养方法为，以厌氧污泥为阳极接种菌，与阳极培养基进行培养，阳极培养基包括
Na2HPO4·
12H2O、KH2PO4、NaCl、MgSO4·
7H2O、CaCl2、CH3COONa、
和
、
微量元素，其中，微量元素包括氨三乙酸
、MgSO4·
7H2O、MnSO4·
H2O、NaCl、CuSO4·
5H2O、KAl(SO4)2、H3BO3、FeSO4·
7H2O、CaCl2·
2H2O、CoCl2·
6H2O、ZnSO4·
7H2O、Na2MoO4；接种时，厌氧污泥与阳极培养基配成混合均匀溶液，定期更换一次混合阳极液，直到阳极电势降低至
‑
0.35V
±
0.05V
时；培养完成
。6.
根据权利要求5所述的一种利用生物电化学系统去除水中
Cr(VI)
的装置，其特征在于，厌氧污泥与阳极培养基体积比为
1:50。7.
根据权利要求1所述的一种利用生物电化学系统去除水中
Cr(VI)
的装置，其特征在于，铁氧化菌...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，焦博，焦燕，柳新伟，王晓燕，
申请(专利权)人：东营青农大盐碱地高效农业技术产业研究院，
类型：发明
国别省市：