申请日2015.12.30
公开(公告)日2016.03.23
IPC分类号C02F3/30; C02F101/38; C02F101/16
摘要
一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置及该装置的应用方法，它涉及废水处理及资源循环利用领域，特别是涉及一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置及该装置的应用方法。本发明是要解决现有工业废水处理难度大，生物化学处理难且工业废水中能源浪费的问题。装置包括阳极室、阳极碳刷、阴离子交换膜、脱盐室、阳离子交换膜、阴极碳刷、阴极室、参比电极、外电阻和曝气装置。方法：一、驯化活性污泥;二、阳极室处理废水;三、阴极室处理废水;四、脱盐处理。本发明用于处理含丙烯腈炼化废水并实现废水脱盐。
摘要附图
权利要求书
1.一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置，其特征在于一种基于电子调控的产电脱盐装置包括阳极室(1)、阳极碳刷(2)、阴离子交换膜(3)、脱盐室(4)、阳离子交换膜(5)、阴极碳刷(6)、阴极室(7)、参比电极(8)、外电阻(9)和曝气装置(16);所述脱盐室(4)设置在阳极室(1)和阴极室(7)之间，所述脱盐室(4)的左侧与阳极室(1)的右侧通过阴离子交换膜(3)相隔，所述脱盐室(4)的右侧与阴极室(7)的左侧通过阳离子交换膜(5)相隔;所述阳极室(1)内设置有阳极碳刷(2)，所述阳极室(1)的左侧上方设置有第一出水口(10)，所述阳极室(1)的左侧下方设置有第一进水口(11)，所述参比电极(8)贯穿于阳极室(1)的上壁设置在阳极室(1)内;所述阴极室(7)内设置有阴极碳刷(6)，所述阴极室(7)的右侧上方设置有第二出水口(12)，所述阴极室(7)的右侧下方设置有第二进水口(13)，所述阴极室(7)的底部设置有曝气装置(16);所述阳极碳刷(2)通过导线与外电阻(9)的一端相连，所述阴极碳刷(6)通过导线与外电阻(9)的另一端相连;所述脱盐室(4)的顶部设置有第三出水口(15)，所述脱盐室(4)的底部设置有第三进水口(14)。
2.根据权利要求1所述的一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置，其特征在于所述阳极室(1)和阴极室(7)的容积相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置，其特征在于所述外电阻(9)的电阻为1000Ω。
4.如权利要求1所述的一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置的应用方法，其特征在于基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置的应用方法具体是按以下步骤进行：
一、向阳极室(1)和阴极室(7)中分别注入具有炼化废水降解能力的活性污泥，然后再分别向阳极室(1)和阴极室(7)加入含丙烯腈炼化废水至蓄满，阳极室(1)密封24h，阴极室(7)通过曝气装置(16)持续曝气24h，然后将阳极室(1)和阴极室(7)中的含丙烯腈炼化废水排出;
二、采用外电阻(9)将阳极碳刷(2)和阴极碳刷(6)相连，然后向阳极室(1)和阴极室(7)分别加入PBS缓冲液至浓度为20ppm、加葡萄糖至浓度为50mg/L～500mg/L，再分别向阳极室(1)和阴极室(7)加入含丙烯腈炼化废水至蓄满，开始产生电流输出，每当电压下降至50mV时，将阳极室(1)和阴极室(7)中的含丙烯腈炼化废水排出;
三、重复操作步骤二10～15天后，阳极室(1)内生成厌氧产电生物膜，阴极室(7)内生成好氧产电生物膜，然后将阳极室(1)和阴极室(7)中的含丙烯腈炼化废水排出， 断开通过外电阻(9)连接的阳极碳刷(2)和阴极碳刷(6);
四、向阳极室(1)中加入含丙烯腈炼化废水至蓄满，水力停留1～10天后，得到经阳极处理后的废水;将经阳极处理后的废水全部通入到阴极室(7)中，阴极室(7)通过曝气装置(16)持续曝气，水力停留1～10天后，得到经阴极处理后的废水;
五、将经阴极处理后的废水通入到脱盐室(4)中，然后重复操作步骤四，使得阴极室(7)中充满经阳极处理后的废水，然后再向阳极室(1)中加入含丙烯腈炼化废水至蓄满，水力停留1～10天后，采用外电阻(9)将阳极碳刷(2)和阴极碳刷(6)相连，然后将脱盐室(4)中经阴极处理后的废水向外排出，得到脱盐后的废水，即完成含丙烯腈炼化废水的处理;
步骤一至步骤五所述含丙烯腈炼化废水的COD为2600mg/L～2800mg/L、BOD5为500mg/L～600mg/L、氨氮为300mg/L～400mg/L、丙烯腈含量为100mg/L～200mg/L。
5.根据权利要求4所述的一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置的应用方法，其特征在于步骤一中具有炼化废水降解能力的活性污泥来自城市生活污水处理厂二沉池的活性污泥。
6.根据权利要求4所述的一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置的应用方法，其特征在于步骤一中注入具有炼化废水降解能力的活性污泥的注入量为容器体积的20%～30%。
7.根据权利要求4所述的一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置的应用方法，其特征在于步骤四和步骤五中所述经阳极处理后的废水的COD为1300mg/L～1400mg/L、BOD5为400mg/L～500mg/L、氨氮为200mg/L～300mg/L、丙烯腈含量为40mg/L～60mg/L。
8.根据权利要求4所述的一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置的应用方法，其特征在于步骤四和步骤五中所述经阴极处理后的废水的COD为400mg/L～600mg/L、BOD5为200mg/L～300mg/L、氨氮为30mg/L～80mg/L、丙烯腈含量为0mg/L～20mg/L。
9.根据权利要求4所述的一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置的应用方法，其特征在于步骤五中所述脱盐后的废水的COD为450mg/L～500mg/L、BOD5为200mg/L～300mg/L、氨氮为5mg/L～10mg/L、丙烯腈含量为0mg/L～5mg/L。
10.根据权利要求4所述的一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置的应用方法，其特征在于步骤四中所述阴极室(7)通过曝气装置(16)持续曝气，使得阴 极室(7)中溶解氧含量大于2mg/L。
说明书
一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置及该装置的应用方法
技术领域
本发明涉及废水处理及资源循环利用领域，特别是涉及一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置及该装置的应用方法。
背景技术
环境问题与能源问题制约着人类社会的发展。由于我国工业的不断发展，导致了工业用水量的急剧攀升，这无疑加重了水资源短缺这一危机。在化学工业生产中产生的大量化工废水含有烃类物质以及其它难降解物质，如果不能妥善处置，势必会造成受纳环境的污染，威胁生态环境安全，危害人类及其它生物的健康，因此，化工废水的处理成为始终困扰工业发展与人类生活的难题。与此同时，人类赖以生存的化石能源日渐枯竭，在化石能源的开采利用过程中也加重了环境问题，因此，寻找可持续的清洁能源成为了解决能源危机的一条出路。化工废水在处理的过程中同样需要耗散一定的能源，其中所蕴含的有机物物质被降解转化也成为了一种资源的浪费。因此，化工废水处理与产生能源相结合为化工废水的处理提供了新的思路与发展方向。生物电化学系统是利用微生物降解有机物，将化学能转化为电能的的电化学装置。微生物脱盐电池(MDC)在阳极室和阴极室之间添加阴离子交换膜与阳离子交换膜，在两极之间形成了脱盐室。在功能上，MDC实现了污染物降解，产电，脱盐的三种功效。在本发明中，MDC用于降解含丙烯腈的石化废水。
发明内容
本发明是要解决现有工业废水处理难度大，生物化学处理难且工业废水中能源浪费的问题，而提供一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置及该装置的应用方法。
一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置包括阳极室、阳极碳刷、阴离子交换膜、脱盐室、阳离子交换膜、阴极碳刷、阴极室、参比电极、外电阻和曝气装置;所述脱盐室设置在阳极室和阴极室之间，所述脱盐室的左侧与阳极室的右侧通过阴离子交换膜相隔，所述脱盐室的右侧与阴极室的左侧通过阳离子交换膜相隔;所述阳极室内设置有阳极碳刷，所述阳极室的左侧上方设置有第一出水口，所述阳极室的左侧下方设置有第一进水口，所述参比电极贯穿于阳极室的上壁设置在阳极室内;所述阴极室内设置有阴极碳刷，所述阴极室的右侧上方设置有第二出水口，所述阴极室的右侧下方设置有第二进水口，所述阴极室的底部设置有曝气装置;所述阳极碳刷通过导线与外电阻的一端相连，所述阴极碳刷通过导线与外电阻的另一端相连;所述脱盐室的顶部设置有第三出水口，所述脱盐室的底部设置有 第三进水口。
一种基于电子调控的产电脱盐处理含丙烯腈炼化废水装置的应用方法具体是按以下步骤进行：
一、向阳极室和阴极室中分别注入具有炼化废水降解能力的活性污泥，然后再分别向阳极室和阴极室加入含丙烯腈炼化废水至蓄满，阳极室密封24h，阴极室通过曝气装置持续曝气24h，然后将阳极室和阴极室中的含丙烯腈炼化废水排出;
二、采用外电阻将阳极碳刷和阴极碳刷相连，然后向阳极室和阴极室分别加入PBS缓冲液至浓度为20ppm、加葡萄糖至浓度为50mg/L～500mg/L，再分别向阳极室和阴极室加入含丙烯腈炼化废水至蓄满，开始产生电流输出，每当电压下降至50mV时，将阳极室和阴极室中的含丙烯腈炼化废水排出;
三、重复操作步骤二10～15天后，阳极室内生成厌氧产电生物膜，阴极室内生成好氧产电生物膜，然后将阳极室和阴极室中的含丙烯腈炼化废水排出，断开通过外电阻连接的阳极碳刷和阴极碳刷;
四、向阳极室中加入含丙烯腈炼化废水至蓄满，水力停留1～10天后，得到经阳极处理后的废水;将经阳极处理后的废水全部通入到阴极室中，阴极室通过曝气装置持续曝气，水力停留1～10天后，得到经阴极处理后的废水;
五、将经阴极处理后的废水通入到脱盐室中，然后重复操作步骤四，使得阴极室中充满经阳极处理后的废水，然后再向阳极室中加入含丙烯腈炼化废水至蓄满，水力停留1～10天后，采用外电阻将阳极碳刷和阴极碳刷相连，然后将脱盐室中经阴极处理后的废水向外排出，得到脱盐后的废水，即完成含丙烯腈炼化废水的处理;
步骤一至步骤五所述含丙烯腈炼化废水的COD为2600mg/L～2800mg/L、BOD5为500mg/L～600mg/L、氨氮为300mg/L～400mg/L、丙烯腈含量为100mg/L～200mg/L。
本发明原理：通过阳极与阴极之间产生的电子能为动力输出，促使废水中的阳离子通过阴离子交换膜向阳极室转移，阴离子通过阳离子交换膜向阴极室转移，达到脱除盐分并回收的目的。
本发明的有益效果是：
本发明采用MDC用于降解含丙烯腈的石化废水，实现了污染物降解，产电，脱盐的三种功效。本发明将厌氧生物处理和好氧生物处理与MDC工艺相结合，并将其应用于含丙烯腈炼化废水的处理上。实现对有毒有害物质处理的同时，整个处理过程不需要外加能量，能够获得稳定的电能输出，同时可以实现对含盐污水脱盐回收的目的。