一種油田含油污水處理的連續(xù)流產(chǎn)電裝置及利用其處理油田含油污水連續(xù)流產(chǎn)電的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種處理污水的裝置及處理污水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國油田普遍進入高含水開采階段，每年產(chǎn)生大量含油采出水需要處理。在以往的處理過程中，含油污水的處理目的都是為了油田生產(chǎn)服務(wù)，因而所制定的處理目標大都是達到回注的水質(zhì)標準，關(guān)注的水質(zhì)指標以含油量、懸浮固體、粘度、粒徑中值等為主，忽略了含油污水中石油類物質(zhì)的妥善處置與資源化利用。因此在工藝的選擇上也多以傳統(tǒng)的重力沉降和過濾為主。生物法因其具有適應(yīng)性強，操作靈活，處理成本低，無二次污染成為研究的一個重要方向。與此同時，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的一條出路。含油污水處理的過程中同樣需要耗散一定的能源，其中所蘊含的有機物物質(zhì)被降解轉(zhuǎn)化也成為了一種資源的浪費。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有油田含油污水處理方法無法合理利用有機物物質(zhì)被降解產(chǎn)生的能源，導(dǎo)致資源浪費的問題;而提供一種油田含油污水處理的連續(xù)流產(chǎn)電裝置及利用其處理油田含油污水連續(xù)流產(chǎn)電的方法。
[0004]—種油田含油污水處理的連續(xù)流產(chǎn)電裝置包括陽極室、陰極室、攪拌器、參比電極、陽極碳刷、陰極碳刷、曝氣裝置、陽極室出水口、陽極室進水口、陰極室進水口、陰極室出水口、外置電阻、離子交換膜、底部隔網(wǎng)、填料和柱形填料筒；
[0005]所述的陽極室與陰極室采用離子交換膜隔離，在離子交換膜上方、陽極室的側(cè)壁上設(shè)置陽極室出水口，在陽極室的底部設(shè)置陽極室進水口；在陽極室內(nèi)底部設(shè)有底部隔網(wǎng)，在柱形填料筒設(shè)置在底部隔網(wǎng)上，填料填充入柱形填料筒中；所述的攪拌器由電機、攪拌棒和攪拌槳組成，電機置于陽極室上方，攪拌棒的頂端連接電機，且攪拌棒穿過柱形填料筒延伸至底部隔網(wǎng)下方，攪拌槳設(shè)置在攪拌棒底端，在陽極室內(nèi)、柱形填料筒外側(cè)及底部隔網(wǎng)上方的空間設(shè)置參比電極和陽極碳刷;在陰極室的側(cè)壁下部設(shè)置陰極室進水口，在陰極室的側(cè)壁上部設(shè)置陰極室出水口，在陰極室內(nèi)設(shè)置陰極碳刷和曝氣裝置，且曝氣裝置置于陰極室的底部;通過導(dǎo)線將陽極碳刷與外置電阻的一側(cè)連接，通過導(dǎo)線將陰極碳刷與外置電阻的另一側(cè)連接;所述的外置電阻上設(shè)有開關(guān)，通過開關(guān)控制外置電阻連通或斷開。
[0006]—種利用油田含油污水處理的連續(xù)流產(chǎn)電裝置處理含油污水連續(xù)流產(chǎn)電的方法，具體是按以下步驟完成的:
[0007]—、馴化:①、控制外置電阻上的開關(guān)將外置電阻處于斷開狀態(tài)，按柱形填料筒有效容積的20 %?30 %填充填料，然后按陽極室有效容積的20 %?30 %接種油田污水處理廠二沉池污泥，并按陰極室有效容積的20 %?30 %接種油田污水處理廠二沉池污泥，按加入量20ppm向陽極室加入PBS緩沖液，并按加入量20ppm向陰極室加入PBS緩沖液，按加入量500mg/L?1000mg/L向陽極室加入葡萄糖，并按加入量500mg/L?1000mg/L向陰極室加入葡萄糖，最后分別向陽極室和陰極室中注入油田含油污水，至注滿為止;②、啟動攪拌器和曝氣裝置，通過控制曝氣裝置將陰極室中溶解氧控制為2mg//L?4mg/L，控制外置電阻上的開關(guān)將外置電阻處于連通狀態(tài)，此時陽極碳刷通過外置電阻與陰極碳刷連通，實時監(jiān)測外置電阻兩側(cè)電壓，首先電壓逐漸升高至達到最大V1，然后電壓逐漸較低，當電壓降低至10%?，控制外置電阻上的開關(guān)將外置電阻處于斷開狀態(tài)，關(guān)閉攪拌器和曝氣裝置，排出陽極室和陰極室內(nèi)污水，并重新注入油田含油污水，同時調(diào)整陽極室和陰極室內(nèi)PBS緩沖液和葡萄糖的量，將陽極室和陰極室內(nèi)PBS緩沖液均控制為20ppm，將陽極室和陰極室內(nèi)PBS緩沖液均控制為20ppm;③、重復(fù)步驟一②操作，至連續(xù)重復(fù)步驟一②操作3次的最高電壓Vn、V4PVn+1的相對誤差小于1mV為止;④、啟動攪拌器和曝氣裝置，通過控制曝氣裝置將陰極室中溶解氧控制為2mg//L?4mg/L，控制外置電阻上的開關(guān)將外置電阻處于連通狀態(tài)，此時陽極碳刷通過外置電阻與陰極碳刷連通，實時監(jiān)測外置電阻兩側(cè)電壓，首先電壓逐漸升高至達到最大Vn+2，然后電壓逐漸較低，當電壓降低至50%Vn+2時，控制外置電阻上的開關(guān)將外置電阻處于斷開狀態(tài)，關(guān)閉攪拌器和曝氣裝置，將陽極室和陰極室內(nèi)污泥及污水全部排出，即完成馴化；
[0008]二、水處理及發(fā)電:
[0009]打開陽極室進水口和陰極室進水口，通過陽極室進水口向陽極室中注入油田含油污水，陽極室內(nèi)的油田含油污水通過陽極室出水口和陰極室進水口流入陰極室中，至陰極室注滿油田含油污水為止，關(guān)閉陽極室進水口，啟動攪拌器和曝氣裝置，通過控制曝氣裝置將陰極室中溶解氧控制為2mg/L?4mg/L，控制外置電阻上的開關(guān)將外置電阻處于連通狀態(tài)，此時陽極碳刷通過外置電阻與陰極碳刷連通，實時監(jiān)測外置電阻兩側(cè)電壓，首先電壓逐漸升高至達到最大V.，然后電壓逐漸較低，當電壓降低至50%Vmax時，采用連續(xù)進水方式，將油田含油污水通過陽極室進水口注入陽極室中，同時打開陰極室出水口，保證外置電阻兩側(cè)電壓為80 % Vmax?Vmax變化，陽極室處理后的油田含油污水通過陽極室出水口和陰極室進水口流入陰極室中，陰極室處理后的油田含油污水通過陰極室出水口排放。
[0010]本發(fā)明原理:本發(fā)明馴化過程使陽極碳刷表面生成厭氧產(chǎn)電菌膜，在陰極碳刷表面生成好氧產(chǎn)電菌膜，在填料表面生成厭氧菌膜，在陽極室中油田含油污水利用陽極碳刷表面的厭氧產(chǎn)電菌膜和填料表面的厭氧菌膜對污水進行處理，在陰極室中陽極室處理后的油田含油污水利用陰極碳刷表面的好氧產(chǎn)電菌膜進行處理，最終實現(xiàn)處理油田含油污水進行穩(wěn)定的電能輸出。
[0011]本發(fā)明優(yōu)點:生物電化學系統(tǒng)是利用微生物降解有機物，將化學能轉(zhuǎn)化為電能的的電化學裝置。微生物燃料電池(MFC)在功能上實現(xiàn)了污染物降解，產(chǎn)電的功效。本發(fā)明油田含油污水處理的連續(xù)流產(chǎn)電裝置用于降解含油污水，特點在于將厭氧生物處理和好氧生物處理與連續(xù)流MFC工藝相結(jié)合，并將其應(yīng)用于含油污水的處理上。實現(xiàn)對有毒有害物質(zhì)處理的同時，能夠獲得穩(wěn)定的電能輸出，經(jīng)本發(fā)明處理后的油田含油污水中COD濃度小于400mg/Lo
【附圖說明】
[0012]圖1是油田含油污水處理的連續(xù)流產(chǎn)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是實施例1步驟一②過程的極化曲線，圖中I表示外置電阻12兩側(cè)電壓，圖中2表示外置電阻12的功率密度；
[0014]圖3是實施例1是微生物燃料電池COD降解情況曲線圖，圖中?表示油田含油污水中COD濃度曲線，圖中■表示陽極室I處理后的油田含油污水中COD濃度曲線，圖中?表示陰極室2處理后的油田含油污水中COD濃度曲線。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1，本實施方式是一種油田含油污水處理的連續(xù)流產(chǎn)電裝置，它包括陽極室1、陰極室2、攪拌器3、參比電極4、陽極碳刷5、陰極碳刷6、曝氣裝置7、陽極室出水口 8、陽極室進水口 9、陰極室進水口 1、陰極室出水口 11、外置電阻12、離子交換膜13、底部隔網(wǎng)14、填料15和柱形填料筒16;
[0016]所述的陽極室I與陰極室2采用離子交換膜13隔離，在離子交換膜13上方、陽極室I的側(cè)壁上設(shè)置陽極室出水口 8，在陽極室I的底部設(shè)置陽極室進水口 9;在陽極室I內(nèi)d底部設(shè)有底部隔網(wǎng)14，在柱形填料筒16設(shè)置在底部隔網(wǎng)14上，填料15填充入柱形填料筒16中；所述的攪拌器3由電機3-1、攪拌棒3-2和攪拌槳3-3組成，電機3-1置于陽極室I上方，攪拌棒3-2的頂端連接電機3-1，且攪拌棒3-2穿過柱形填料筒16延伸至底部隔網(wǎng)14下方，攪拌槳3-3設(shè)置在攪拌棒3-2底端，在陽極室I內(nèi)、柱形填料筒16外側(cè)及底部隔網(wǎng)14上方的空間設(shè)置參比電極4和陽極碳刷5;在陰極室2的側(cè)壁下部設(shè)置陰極室進水口 10，在陰極室2的側(cè)壁上部設(shè)置陰極室出水口 11，在陰極室2內(nèi)設(shè)置陰極碳刷6和曝氣裝置7，且曝氣裝置7置于陰極室2的底部;通過導(dǎo)線將陽極碳刷5與外置電阻12的一側(cè)連接，通過導(dǎo)線將陰極碳刷6與外置電阻12的另一側(cè)連接;所述的外置電阻12上設(shè)有開關(guān)，通過開關(guān)控制外置電阻12連通或斷開。
[0017]圖1是油田含油污水處理的連續(xù)流產(chǎn)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中I為陽極室，2為陰極室，3為攪拌器，4為參比電極，5為陽極碳刷，6為陰極碳刷，7為曝氣裝置，8為陽極室出水口，9為陽極室進水口，10為陰極室進水口，11為陰極室出水口，12為外置電阻，13為離子交換膜，14為底部隔網(wǎng)，15為填料，16為柱形填料筒，3-1為電機，3-2為攪拌棒，3_3為攪拌槳。
[0018]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1，本實施方式與【具體實施方式】一的不同點是:所述的柱形填料筒16由鐵網(wǎng)卷成