申请日2016.09.22
公开(公告)日2017.04.19
IPC分类号C02F3/00; C02F3/34
摘要
本发明公开了一种处理含藻毒素的藻类有机废水的方法及系统，该系统包括容器，所述容器内填充有含有藻毒素Microcystin‑RR以及其它藻类有机物的藻类有机废水，所述容器内一侧安装有阳极，内另一侧安装有阴极，所述阳极和阴极通过电源线连接有外接电路电阻，所述容器采用有机玻璃材料，所述容器上端通过通气管设有集气袋，所述阳极由碳刷组成，阴极为涂有铂pt催化剂的碳布组成。本发明结合微生物处理及电化学的特点，在去除微囊藻毒素及其它藻类有机污染物的同时，产生了电能，实现了藻类有机废水资源的回收利用，也为微囊藻毒素的去除找到了一种新的行之有效的方法。
权利要求书
1.一种处理含藻毒素的藻类有机废水的系统，包括容器(4)，其特征在于，所述容器(4)内填充有含有藻毒素Microcystin-RR以及其它藻类有机物的藻类有机废水，所述容器(4)内一侧安装有阳极(1)，内另一侧安装有阴极(3)，所述阳极(1)和阴极(3)通过电源线连接有外接电路电阻(2)，所述容器(4)采用有机玻璃材料，所述有机玻璃材料为聚甲基丙烯酸甲脂，所述容器(4)上端通过通气管设有集气袋(6)。
2.如权利要求1所述的一种处理含藻毒素的藻类有机废水的系统，其特征在于，所述容器(4)上端还设有换水口(5)，换水口(5)上活动连接有盖子。
3.如权利要求1所述的一种处理含藻毒素的藻类有机废水的系统，其特征在于，所述阳极由碳刷组成，阴极为涂有铂pt催化剂的碳布组成，导电材料为钛丝。
4.一种处理含藻毒素的藻类有机废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将含有藻毒素Microcystin-RR以及其它藻类有机物的藻类有机废水置于安装有阴极和阳极的容器内，且阴极和阳极之间设有外接电阻;
S2、微生物在阳极氧化有机物，产生的电子通过外电路传递给阴极，溶液中的质子则通过溶液介质向阴极移动，最后质子，电子与终端电子受体在阴极结合，完成整个生物电化学的电子转移过程，完成了藻类有机物的去除。
5.如权利要求4所述的一种处理含藻毒素的藻类有机废水处理方法，其特征在于，所述阳极由碳刷组成，阴极为涂有铂pt催化剂的碳布组成。
6.如权利要求4所述的一种处理含藻毒素的藻类有机废水处理方法，其特征在于，所述容器(4)采用有机玻璃材料，且所述容器(4)上端通过通气管设有集气袋(6)。
7.如权利要求4所述的一种处理含藻毒素的藻类有机废水处理方法，其特征在于，所步骤S2中的终端电子受体为空气。
说明书
一种处理含藻毒素的藻类有机废水的方法及系统
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种处理含藻毒素的藻类有机废水的方法及系统。
背景技术
社会经济的迅猛发展和社会工业化进程的不断加快，伴随着环境污染日益严重。其中突出的是人们不合理的生活、生产方式导致了水域中氮、磷等营养盐类大量富集，致使全球性水域富营养化日益严重，导致藻类异常繁殖，发生水华。近些年来，我国藻类水华频发。含藻毒素的藻类有机废水主要是由藻类大量繁殖其代谢过程中产生的大量的碳水化合物、蛋白质、微囊藻毒素以及其死亡后裂解释放到水中的有机物组成，这也是造成水体污染的主要因素。研究发现，80%的蓝藻水华都可以检测出次生代谢产物---微囊藻毒素(microcystins)。这是一类具有生物活性的环状七肽化合物，它与藻类其它代谢产生的有机物相比，危害性是最大的。微囊藻毒素有很强的肝脏、肾脏等器官毒性以及促癌性，被认为是严重威胁野生动植物以及人类健康的环境污染物并得到广泛关注。为保证居民的饮用水安全，联合国已制定饮用水微囊藻毒素限量标准，其最高允许含量为1μg/L，我国卫生部已于2001年沿用了此标准，并于2006年规定微囊藻藻毒素为饮用水水质必检项目之一。随着水体富营养化程度的日益加剧和藻类水华频繁暴发，藻毒素污染已经是我国乃至世界最主要的环境问题之一，严重威胁着人类饮用水安全、水体生态系统和人类公共卫生安全，成为影响水资源可持续利用和制约社会与经济可持续发展的一个重要因素，其对生态平衡影响和损失是难以估量的。因此，如何安全有效的去除藻毒素，从而控制水体内藻毒素浓度，已成为全人类共同面临的一个环境科学领域难题。
微囊藻毒素是一类具生物活性的环状七肽，具有间隔双键，化学性质稳定，耐酸耐碱，一般水处理工艺的混凝、沉淀、煮沸(即使300℃高温)亦不能将其有效去除，属于难降解的生物有机毒素，在自然水体环境中可保留很长时间。目前消除水体中藻毒素的方法主要有物理法、化学法和生物法等，但物理法和化学法在实际应用中存在着一定的局限性，如活性炭吸附法和膜过滤法等物理法成本较高，具体操作和实施存在一定困难，而且效果不稳定，而化学法易造成有毒有害物质的环境残留，导致二次污染的发生，对水生态环境带来不利的影响。近些年来，有研究发现细菌降解藻毒素往往具有成本低、效率较高、不易产生二次污染和利于生态修复等优点，因此是一种环境友好型的很有应用前景的藻毒素去除技术，近年来广泛地引起了人们的关注，但由于细菌本身的环境安全性等，从而离实际运用还有较大的差距。
总之，这些去除藻毒素的方法一般都需要投入能源或化学试剂，不仅投入成本巨大，而且操作繁琐。面对我国众多大型湖泊都发生藻类水华，有大量的藻毒素和其它藻类有机污染物需要处理，已有的这些方法无论是从实际操作或经济投资上都有很大的难度。
微生物燃料电池是一种新型的废水有机物处理技术，其可以在处理废水有机物的同时产生电流。其基本原理是以微生物为催化剂，直接将废水中的有机物转化为电能的装置，细菌在阳极氧化有机物，产生的电子通过外电路传递给阴极，溶液中的质子则通过质子交换膜或者溶液介质向阴极移动，最后质子，电子与终端电子受体在阴极结合，完成整个生物电化学的电子转移过程。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种处理含藻毒素的藻类有机废水的方法及系统，结合微生物处理及电化学的特点，在去除微囊藻毒素及其它藻类有机污染物的同时，产生了电能，实现了藻类有机废水资源的回收利用，也为微囊藻毒素的去除找到了一种新的行之有效的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种处理含藻毒素的藻类有机废水的系统，包括容器，所述容器内填充有含有藻毒素Microcystin-RR以及其它藻类有机物的藻类有机废水，所述容器内一侧安装有阳极，内另一侧安装有阴极，所述阳极和阴极通过电源线连接有外接电路电阻，所述容器采用有机玻璃材料，所述有机玻璃材料为聚甲基丙烯酸甲脂，所述容器上端通过通气管设有集气袋。
优选地，所述容器上端还设有换水口，换水口上活动连接有盖子。
优选地，所述阳极由碳刷组成，阴极为涂有铂pt催化剂的碳布组成，导电材料为钛丝。
本发明还提供了一种处理含藻毒素的藻类有机废水处理方法，包括如下步骤：
S1、将含有藻毒素Microcystin-RR以及其它藻类有机物的藻类有机废水置于安装有阴极和阳极的容器内，且阴极和阳极之间设有外接电阻;
S2、微生物在阳极氧化有机物(包括微囊藻毒素)，产生的电子通过外电路传递给阴极，溶液中的质子则通过溶液介质向阴极移动，最后质子，电子与终端电子受体在阴极结合，完成整个生物电化学的电子转移过程，完成了藻类有机物的去除。
其中，所述阳极由碳刷组成，阴极为涂有铂pt催化剂的碳布组成。
其中，所述容器采用有机玻璃材料，且所述容器上端通过通气管设有集气袋。
本发明具有以下有益效果：
结合微生物处理及电化学的特点，在去除微囊藻毒素及其它藻类有机污染物的同时，产生了电能，实现了藻类有机废水资源的回收利用，也为微囊藻毒素的去除找到了一种新的行之有效的方法。