一種基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置及該裝置的應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理及資源循環(huán)利用領(lǐng)域，特別是涉及一種基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置及該裝置的應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境問題與能源問題制約著人類社會(huì)的發(fā)展。由于我國工業(yè)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致了工業(yè)用水量的急劇攀升，這無疑加重了水資源短缺這一危機(jī)。在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量化工廢水含有烴類物質(zhì)以及其它難降解物質(zhì)，如果不能妥善處置，勢必會(huì)造成受納環(huán)境的污染，威脅生態(tài)環(huán)境安全，危害人類及其它生物的健康，因此，化工廢水的處理成為始終困擾工業(yè)發(fā)展與人類生活的難題。與此同時(shí)，人類賴以生存的化石能源日漸枯竭，在化石能源的開采利用過程中也加重了環(huán)境問題，因此，尋找可持續(xù)的清潔能源成為了解決能源危機(jī)的一條出路?；U水在處理的過程中同樣需要耗散一定的能源，其中所蘊(yùn)含的有機(jī)物物質(zhì)被降解轉(zhuǎn)化也成為了一種資源的浪費(fèi)。因此，化工廢水處理與產(chǎn)生能源相結(jié)合為化工廢水的處理提供了新的思路與發(fā)展方向。生物電化學(xué)系統(tǒng)是利用微生物降解有機(jī)物，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的的電化學(xué)裝置。微生物脫鹽電池(MDC)在陽極室和陰極室之間添加陰離子交換膜與陽離子交換膜，在兩極之間形成了脫鹽室。在功能上，MDC實(shí)現(xiàn)了污染物降解，產(chǎn)電，脫鹽的三種功效。在本發(fā)明中，MDC用于降解含丙烯腈的石化廢水。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有工業(yè)廢水處理難度大，生物化學(xué)處理難且工業(yè)廢水中能源浪費(fèi)的問題，而提供一種基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置及該裝置的應(yīng)用方法。
[0004]—種基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置包括陽極室、陽極碳刷、陰離子交換膜、脫鹽室、陽離子交換膜、陰極碳刷、陰極室、參比電極、外電阻和曝氣裝置;所述脫鹽室設(shè)置在陽極室和陰極室之間，所述脫鹽室的左側(cè)與陽極室的右側(cè)通過陰離子交換膜相隔，所述脫鹽室的右側(cè)與陰極室的左側(cè)通過陽離子交換膜相隔；所述陽極室內(nèi)設(shè)置有陽極碳刷，所述陽極室的左側(cè)上方設(shè)置有第一出水口，所述陽極室的左側(cè)下方設(shè)置有第一進(jìn)水口，所述參比電極貫穿于陽極室的上壁設(shè)置在陽極室內(nèi)；所述陰極室內(nèi)設(shè)置有陰極碳刷，所述陰極室的右側(cè)上方設(shè)置有第二出水口，所述陰極室的右側(cè)下方設(shè)置有第二進(jìn)水口，所述陰極室的底部設(shè)置有曝氣裝置;所述陽極碳刷通過導(dǎo)線與外電阻的一端相連，所述陰極碳刷通過導(dǎo)線與外電阻的另一端相連;所述脫鹽室的頂部設(shè)置有第三出水口，所述脫鹽室的底部設(shè)置有第三進(jìn)水口。
[0005]—種基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置的應(yīng)用方法具體是按以下步驟進(jìn)行:
[0006]—、向陽極室和陰極室中分別注入具有煉化廢水降解能力的活性污泥，然后再分別向陽極室和陰極室加入含丙烯腈煉化廢水至蓄滿，陽極室密封24h，陰極室通過曝氣裝置持續(xù)曝氣24h，然后將陽極室和陰極室中的含丙烯腈煉化廢水排出；
[0007]二、采用外電阻將陽極碳刷和陰極碳刷相連，然后向陽極室和陰極室分別加入PBS緩沖液至濃度為20ppm、加葡萄糖至濃度為50mg/L?500mg/L，再分別向陽極室和陰極室加入含丙烯腈煉化廢水至蓄滿，開始產(chǎn)生電流輸出，每當(dāng)電壓下降至50mV時(shí)，將陽極室和陰極室中的含丙烯腈煉化廢水排出；
[0008]三、重復(fù)操作步驟二 10?15天后，陽極室內(nèi)生成厭氧產(chǎn)電生物膜，陰極室內(nèi)生成好氧產(chǎn)電生物膜，然后將陽極室和陰極室中的含丙烯腈煉化廢水排出，斷開通過外電阻連接的陽極碳刷和陰極碳刷；
[0009]四、向陽極室中加入含丙烯腈煉化廢水至蓄滿，水力停留1?10天后，得到經(jīng)陽極處理后的廢水;將經(jīng)陽極處理后的廢水全部通入到陰極室中，陰極室通過曝氣裝置持續(xù)曝氣，水力停留1?10天后，得到經(jīng)陰極處理后的廢水；
[0010]五、將經(jīng)陰極處理后的廢水通入到脫鹽室中，然后重復(fù)操作步驟四，使得陰極室中充滿經(jīng)陽極處理后的廢水，然后再向陽極室中加入含丙烯腈煉化廢水至蓄滿，水力停留1?10天后，采用外電阻將陽極碳刷和陰極碳刷相連，然后將脫鹽室中經(jīng)陰極處理后的廢水向外排出，得到脫鹽后的廢水，即完成含丙烯腈煉化廢水的處理；
[0011]步驟一至步驟五所述含丙烯腈煉化廢水的⑶D為2600mg/L?2800mg/L、B0D5為500mg/L ?600mg/L、氨氮為 300mg/L ?400mg/L、丙稀臆含量為 100mg/L ?200mg/L。
[0012]本發(fā)明原理:通過陽極與陰極之間產(chǎn)生的電子能為動(dòng)力輸出，促使廢水中的陽離子通過陰離子交換膜向陽極室轉(zhuǎn)移，陰離子通過陽離子交換膜向陰極室轉(zhuǎn)移，達(dá)到脫除鹽分并回收的目的。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]本發(fā)明采用MDC用于降解含丙烯腈的石化廢水，實(shí)現(xiàn)了污染物降解，產(chǎn)電，脫鹽的三種功效。本發(fā)明將厭氧生物處理和好氧生物處理與MDC工藝相結(jié)合，并將其應(yīng)用于含丙烯腈煉化廢水的處理上。實(shí)現(xiàn)對有毒有害物質(zhì)處理的同時(shí)，整個(gè)處理過程不需要外加能量，能夠獲得穩(wěn)定的電能輸出，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對含鹽污水脫鹽回收的目的。
【附圖說明】
[0015]圖1為微生物脫鹽電池結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為實(shí)施例一利用基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置處理含丙烯腈煉化廢水時(shí)的C0D降解曲線;其中1為經(jīng)陽極室處理，2為經(jīng)陰極室處理；
[0017]圖3為實(shí)施例一利用基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置處理含丙烯腈煉化廢水時(shí)電池極化曲線;其中1為電池電壓，2為功率密度；
[0018]圖4為實(shí)施例一利用基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置處理含丙烯腈煉化廢水時(shí)電池電壓輸出的變化曲線；
[0019]圖5為實(shí)施例一利用基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置處理含丙烯腈煉化廢水時(shí)脫鹽曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0020]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式一種基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置包括陽極室1、陽極碳刷2、陰離子交換膜3、脫鹽室4、陽離子交換膜5、陰極碳刷6、陰極室7、參比電極8、外電阻9和曝氣裝置16;所述脫鹽室4設(shè)置在陽極室1和陰極室7之間，所述脫鹽室4的左側(cè)與陽極室1的右側(cè)通過陰離子交換膜3相隔，所述脫鹽室4的右側(cè)與陰極室7的左側(cè)通過陽離子交換膜5相隔;所述陽極室1內(nèi)設(shè)置有陽極碳刷2，所述陽極室1的左側(cè)上方設(shè)置有第一出水口 10，所述陽極室1的左側(cè)下方設(shè)置有第一進(jìn)水口 11，所述參比電極8貫穿于陽極室1的上壁設(shè)置在陽極室1內(nèi)；所述陰極室7內(nèi)設(shè)置有陰極碳刷6，所述陰極室7的右側(cè)上方設(shè)置有第二出水口 12，所述陰極室7的右側(cè)下方設(shè)置有第二進(jìn)水口 13，所述陰極室7的底部設(shè)置有曝氣裝置16;所述陽極碳刷2通過導(dǎo)線與外電阻9的一端相連，所述陰極碳刷6通過導(dǎo)線與外電阻9的另一端相連;所述脫鹽室4的頂部設(shè)置有第三出水口 15，所述脫鹽室4的底部設(shè)置有第三進(jìn)水口 14。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:所述陽極室1和陰極室7的容積相同。其他與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是:所述外電阻9的電阻為1000 Ω。其他與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式一種一種基于電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理含丙烯腈煉化廢水裝置的應(yīng)用方法具體是按以下步驟進(jìn)行:
[0024]—、向陽極室1和陰極室7中分別注入具有煉化廢水降解能力的活性污泥，然后再分別向陽極室1和陰極室7加入含丙烯腈煉化廢水至蓄滿，陽極室1密封24h，陰極室7通過曝氣裝置16持續(xù)曝氣24h，然后將陽極室1和陰極室7中的含丙烯腈煉化廢水排出；
[0025]二、采用外電阻9將陽極碳刷2和陰極碳刷6相連，然后向陽極室1和陰極室7分別加入roS緩沖液至濃度為20ppm、加葡萄糖至濃度為50mg/L?500mg/L，再分別向陽極室1和陰極室7加入含丙烯腈煉化廢水至蓄滿，開始產(chǎn)生電流輸出，每當(dāng)電壓下降至50mV時(shí)，將陽極室1和陰極室7中的含丙烯腈煉化廢水排出；
[0026]三、重復(fù)操作步驟二 10?15天后，陽極室1內(nèi)生成厭氧產(chǎn)電生物膜，陰極室7內(nèi)生成好氧產(chǎn)電生物膜，然后將陽極室1和陰極室7中的含丙烯腈煉化廢水排出，斷開通過外電阻9連接的陽極碳刷2和陰極碳刷6;
[0027]四、向陽極室1中加入含丙烯腈煉化廢水至蓄滿，水力停留1?10天后，得到經(jīng)陽極處理后的廢水;將經(jīng)陽極處理后的廢水全部通入到陰極室7中，陰極室7通過曝氣裝置16持續(xù)曝氣，水力停留1?10天后，得到經(jīng)陰極處理后的廢水；
[0028]五、將經(jīng)陰極處理后的廢水通入到脫鹽室4中，然后重復(fù)操作步驟四，使得陰極室7中充滿經(jīng)陽極處理后的廢水，然后再向陽極室1中加入含丙烯腈煉化廢水至蓄滿，水力停留1?10天后，采用外電阻9將陽極碳刷2和陰極碳刷6相連，然后將脫鹽室4中經(jīng)陰極處理后的廢水向外排出，得到脫鹽后的廢水，即完成含丙烯腈煉化廢水的處理；
[0029]步驟一至步驟五所述含丙烯腈煉化廢水的⑶D為2600mg/L?2800mg/L、B0D5為500mg/L ?600mg/L、氨氮為 300mg/L ?400mg/L、丙稀臆含量為 100mg/L ?200mg/L。
[0030]本實(shí)施方式產(chǎn)生的電能使用電荷栗采集，然后采用超級電容存儲(chǔ)。
[0031 ]本實(shí)施方式中所述陽極室為厭氧環(huán)境。
[0032]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】四不同的是:步驟一中具有煉化廢水降解能力的活性污泥來自城市生活污水處理廠二沉池的活性污泥。其他與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】四或五不同的是:步驟一中注入具有煉化廢水降解能力的活性污泥的注入量為容器體積的20%?30%。其他與【具體實(shí)施方式】四或五相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】四至六之一不同的是:步驟四和步驟五中所述經(jīng)陽極處理后的廢水的C0D為1300mg/L?1400mg/L、B0D5為400mg/L?500mg/L、氨氮為200mg/L?300mg/L、丙稀腈含量為40mg/L?60mg/L。其他與【具體實(shí)施方式】四至六之一相同。
[0035]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】四至七之一不同的是:步驟四和步驟五中所述經(jīng)陰極處理后的廢水的C0D為400mg/L?600mg/L、B0D5為200mg/L?300mg/L、氨氮為30mg/L?80mg/L、丙稀腈含量為Omg/L?20mg/L。其他與【具體實(shí)施方式】四至七之一相同。
[0036]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】四至八之一不同的是: