一种高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法技术

本发明专利技术提供一种高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，在由阳极室、阴极室和质子交换膜三部分组成的微生物燃料电池MFC中，以榨菜废水为阳极室底物及产电菌菌源，以铁氰化钾/磷酸盐缓冲液作为阴极电解液；阳极室与阴极室用质子交换膜隔开；阳极与阴极材料均为碳布，用钛丝与电极连接外电路，外电路由铜导线与可变电阻连接而成；阳极生物膜在吸附降解废水中有机物的同时产生电子，并还原阴极室的高价铁离子。本发明专利技术充分利用了榨菜废水的特性，有效解决榨菜废水中有机污染物处理效果差及现有技术运行成本高的问题；并解决MFCs技术中系统底物导电性差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及榨菜废水的处理及实现能源回收的生化处理技术，属于生物电化学
，具体来说就是微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells, MFCs)系统。
技术介绍
重庆三峡库区榨菜生产历史悠久，特别是涪陵己成为全国生产企业最多、加工能力最大的榨菜产销区。目前，涪陵地区是全国最大的青菜头生产基地。涪陵榨菜加工企业200余家，年加工能力达25万吨以上，占全国榨菜年产销量的40%。然而，榨菜加工过程中产生的大量废水有机污染物浓度高达O. 3 20g/L，悬浮物浓度高达O. 5 7g/L，并且废水的盐浓度高达2% 15% ;由于高盐榨菜废水处理难度大，未达标的废水排入三峡库区时，势必对三峡水域形成严重的污染。因此，榨菜废水的有效处理已成为榨菜产业规模发展的瓶颈，研发榨菜废水高效低耗的处理技术成为所属领域技术人员有待解决的技术课题。榨菜生产废水具有高盐、高氮、高有机物浓度的特征，且呈酸性，处理难度大。现有用于榨菜废水生物处理技术工艺主要为厌氧生物技术+好氧生物技术+物化技术以取得有效治理。但整体来看，现有工艺复杂、能耗大、需投加药剂且难以达到预期效果。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术解决榨菜废水生物处理技术工艺存在工艺复杂、能耗大等问题，提供一 种利用生产榨菜的废水具有高盐、高有机物浓度的特征，进行废水处理及能源回收再利用的。解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案，其特征在于，包括如下步骤在由阳极室、阴极室和质子交换膜三部分组成的微生物燃料电池MFC中，以榨菜废水为阳极室底物及产电菌菌源，以铁氰化钾/磷酸盐缓冲液作为阴极电解液；阳极室与阴极室用质子交换膜隔开；阳极与阴极材料均为碳布，用钛丝与电极连接外电路，外电路由铜导线与可变电阻连接而成；阳极室采用磁力搅拌器用以混匀电解质，促进阳极室传质传荷；阳极生物膜在吸附降解废水中有机物的同时产生电子，电子经所述阳极、外电路传递至阴极，并还原阴极室的高价铁离子；外阻为500 Ω，在外电路的电压降至50mV时，完成对阳极室榨菜废水的处理，同时完成一个产电周期。进一步，以初沉池出水PCE与厌氧反应池出水ARE比例混合用作阳极室底物，PCE与ARE的体积比为1:0。或者，以初沉池出水PCE与厌氧反应池出水ARE比例混合用作阳极室底物，PCE与ARE的体积比为1:9。相对现有技术，本专利技术具有如下有益效果1、采用本专利技术方法，对高盐高浓度榨菜废水的有机物去除率达到85. 8%，出水水质稳定，有很好的抗有机负荷冲击能力。2、本专利技术方法从榨菜废水获取的电能，可从经济上补偿整个处理系统的运行费用，其中最大产能为246mW/m2。3、本首次提出了 PCE含量与电池内阻之间的高度负相关关系01);主要归因于PCE中的大颗粒有机、无机颗粒物及胶体物质；本专利技术还证实了随PCE含量增大，产能效果下降，但有机物去除率逐步提升。4、本专利技术充分利用了榨菜废水的特性，有效解决榨菜废水中有机污染物处理效果差及现有技术运行成本高的问题，解决MFCs技术中系统底物导电性差的问题。·附图说明图1是启动阶段及各个实施例路端电压变化情况；图2是各个实施例极化曲线；图3是各个实施例功率密度-电流密度；图4是初沉池出水含量与电池内阻关系；图5是各个实施例COD去除率。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明1、具体实施例I)模型构建制作两套微生物燃料电池，进行平行实验。阳极室与阴极室尺寸均为5.OcmX 5. 5cmX6. 5cm (长X宽X深)，单室有效容积:150mL。两极室有质子交换膜(PEM，Ultrex CM1-7000)隔开，质子交换膜有效尺寸5. 5cmX5. 5cm，模型四周用螺杆固定。阳极与阴极材料均为碳布，有效尺寸4. 5cmX4. 5cm，用钛丝与电极连接用于引出并传递电子，外电路由铜导线与可变电阻箱(0-9999. 9Ω )连接而成。模型顶端钻孔，用于更换电解液、引出电极及放置参比电极(RE-1C，Ag/AgCl)。2)微生物燃料电池系统的启动与运行2.1 )系统启动与产电菌驯化阳极室注入SI型榨菜废水，用作底物和接种菌源。加入底物前通入高纯氮气用以排空空气，保证厌氧环境。阴极室加入由IOOmM的磷酸盐缓冲液配制而成的IOOmM的铁氰化钾溶液，用作电子受体。配制铁氰化钾溶液的方法为第一，先配制浓度为IOOmM的磷酸盐缓冲溶液，磷酸盐溶液用做溶剂，相当于配制其他溶液时水的作用。第二，用第一步配制的磷酸盐缓冲溶液去溶解16. 45g的铁氰化钾，并定容到I升，这样就得到浓度为IOOmM的铁氰化钾溶液。像配制其他溶液一样，量取一定量的磷酸盐和铁氰化钾(所有需要的化学药品)，一起用水溶解并定容到I升，这样就得到浓度为IOOmM的铁氰化钾溶液。另外，在实验中，每一个实验周期都在阴极室加入约140毫升的铁氰化钾溶液，一个周期结束后，更换新的溶液。启动与运行期间外电路负载电阻为500Ω，阳极室采用磁力搅拌器用以混匀电解质，促进阳极室传质传荷。所以实验在25±2°C下进行。运行模式为续批式。在电压降至50mV时，认定完成一个产电周期，此时更换电解液，进行下一周期反应。在至少连续3个产电周期均表现出相似的最大路端电压、周期持续时间及有机物去除效果时，即认定系统达到稳定状态，接种成功。2.2 )实施例对比:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：在由阳极室、阴极室和质子交换膜三部分组成的微生物燃料电池MFC中，以榨菜废水为阳极室底物及产电菌菌源，以铁氰化钾/磷酸盐缓冲液作为阴极电解液；阳极室与阴极室用质子交换膜隔开；阳极与阴极材料均为碳布，用钛丝与电极连接外电路，外电路由铜导线与可变电阻连接而成；阳极室采用磁力搅拌器用以混匀电解质，促进阳极室传质传荷；阳极生物膜在吸附降解废水中有机物的同时产生电子，电子经所述阳极、外电路传递至阴极，并还原阴极室的高价铁离子；外阻为500Ω，在外电路的电压降至50mV时，完成对阳极室榨菜废水的处理，同时完成一个产电周期。

【技术特征摘要】
1.一种高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤在由阳极室、阴极室和质子交换膜三部分组成的微生物燃料电池MFC中，以榨菜废水为阳极室底物及产电菌菌源，以铁氰化钾/磷酸盐缓冲液作为阴极电解液；阳极室与阴极室用质子交换膜隔开；阳极与阴极材料均为碳布，用钛丝与电极连接外电路，外电路由铜导线与可变电阻连接而成；阳极室采用磁力搅拌器用以混匀电解质，促进阳极室传质传荷；阳极生物膜在吸附降解废水中有机物的同时产生电子，电子经所述阳极、外电路传递至阴极，并还原阴极室的高价铁离子；外阻为500 Ω，在外电路的电压降至50mV时，完成对阳极室榨菜废水的处理，同时完成一个产电周期。2.根据权利要求1所述高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，其特征在于，以初沉池出水PCE与厌氧反应池出水A...

【专利技术属性】
技术研发人员：付国楷，郭飞，徐官安，陈水平，雷莉，喻晓琴，张智，张春玲，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：