申请日2015.04.21
公开(公告)日2015.07.15
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种微电流强化染料类废水生物降解的装置和方法，该装置包括过滤箱，使用过滤膜将过滤箱内部分隔为阴极单元和阳极单元，在阴极单元中填充活性炭颗粒并接种活性污泥;在阴极单元中插入阴极导电体，在阳极单元中插入阳极导电体，阴极导电体通过导线与电源的阴极相连，阳极导电体通过导线与电源的阳极相连;进水口设置在阴极单元相对过滤膜一侧的下部，出水口设置在阳极单元相对过滤膜一侧的上部。本发明利用微生物能够降解染料废水的特点，建立在微电流刺激强化染料废水降解的装置，能够提高染料的去除效率，缩短处理时间，节约能源，而且没有污泥及恶臭产生。
权利要求书
1.一种微电流强化染料类废水生物降解的装置，其特征在于：包括过滤箱，使用 过滤膜(3)将过滤箱内部分隔为阴极单元(2)和阳极单元(8)，在阴极单元(2)中 填充活性炭颗粒(4)并接种活性污泥;在阴极单元(2)中插入阴极导电体(10)，在 阳极单元(8)中插入阳极导电体(1)，阴极导电体(10)通过导线(9)与电源(5) 的阴极相连，阳极导电体(1)通过导线(9)与电源(5)的阳极相连;进水口(6)设 置在阴极单元(2)相对过滤膜(3)一侧的下部，出水口(7)设置在阳极单元(8)相 对过滤膜(3)一侧的上部。
2.根据权利要求1所述的微电流强化染料类废水生物降解的装置，其特征在于： 所述阴极导电体(10)为黏有石墨碳毡的不锈钢板，使用的粘合剂为导热导电胶;所述 阳极导电体(1)为钛基涂层电极板;所述过滤膜(3)为全氟磺酸型质子交换膜。
3.根据权利要求1所述的微电流强化染料类废水生物降解的装置，其特征在于： 所述过滤箱为有机玻璃材质。
4.根据权利要求1所述的微电流强化染料类废水生物降解的装置，其特征在于： 所述导线(9)为钛导线，所述电源(5)为恒压直流电源。
5.一种采用权利要求1所述的装置进行微电流强化染料类废水生物降解的方法， 其特征在于：包括如下步骤：
(1)在过滤箱中放置过滤膜(3)形成阴极单元(2)和阳极单元(8)，在阴极单 元(2)内填充活性炭颗粒(4)，分别将阴极导电体(10)和阳极导电体(1)插入到阴 极单元(2)和阳极单元(8)内，连接电源(5);
(2)在阴极单元(2)内接种活性污泥，采用连续流方式向阴极单元(2)注入营 养液，驯化培养40～60天;
(3)将待处理的染料类废水原液进行预处理调节：染料浓度为200mg/L～400mg/L， 添加营养液调节COD为400mg/L～800mg/L，pH为6.5～7.5;
(4)以连续流方式将预处理后的染料类废水送入进水口(6)，处理后的染料类废 水以连续流方式流出出水口(7);水力停留时间为1.05L/天以上，电源(5)的电压为 0.8V以上。
6.根据权利要求5所述的微电流强化染料类废水生物降解的方法，其特征在于： 所述步骤(1)中，阴极导电体(10)为黏有石墨碳毡的不锈钢板，在插入阴极单元(2) 前需进行如下处理：首先使用800目以上砂纸将不锈钢板打磨光滑，然后放入硝酸钠溶 液浸泡24小时以上，再使用去离子水洗净浸泡，最后晾干;石墨碳毡在400～500℃范围 内预热30分钟以上;使用导热导电胶将预热后的石墨碳毡粘附在晾干后的不锈钢板表 面，放置24小时以上后再插入阴极单元(2)。
7.根据权利要求5所述的微电流强化染料类废水生物降解的方法，其特征在于： 所述步骤(1)中，阳极导电体(1)为钛基涂层电极板，在插入阳极单元(8)前需进 行如下处理：首先使用800目以上砂纸打磨光滑，然后放入硝酸钠溶液浸泡24小时以 上，再使用去离子水洗净浸泡，晾干后插入阳极单元(8)。
8.根据权利要求5所述的微电流强化染料类废水生物降解的方法，其特征在于： 所述步骤(1)中，活性炭颗粒(4)在填充到阴极单元(2)前需进行如下处理：首先 将活性炭颗粒(4)浸泡到待处理的染料类废水原液中直至饱和，再将浸泡饱和的活性 炭颗粒(4)填充到阴极单元(2)内。
说明书
一种微电流强化染料类废水生物降解的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种微电流强化染料类废水生物降解的装置和方法，属于环境保护技术。
背景技术
染料废水具有色度高、COD高、盐度高、可生化性差、对环境危害大等特点，是 国内外公认的难降解有机废水之一。由于这类污染物毒性大，成份复杂，化学耗氧量高， 一般微生物对其几乎没有降解效果。
目前国内外常用的处理染料废水的方法有物理法、化学法、生物法以及其他结合多 学科的处理方法如电化学耦合微生物法。其中，电化学法通过化学转化或化学燃烧，快 速高效地与废水中的污染物发生氧化还原反应，使难降解有机物转化降解成二氧化碳和 水或其他简单的有机物。电化学水处理技术具有适用范围广、设备简单、易于自动控制 等优点。但电化学法也存在着耗能高，难降解有机物分子虽然被从废水中去除，但没有 得到彻底降解的问题，而生物法是彻底解决一切污染问题的最根本途径。生物法能有效 地去除污水中的有机物、臭味，降低污水的色度，运行成本低，管理方便。但生物法存 在着降解速度慢，降解不彻底的缺点。
电-生物耦合技术是一种新的废水处理技术，该技术将生物膜法和电化学法相结合， 依靠生物本身对载体的吸附生长，将微生物固定在电极表面，形成一层生物膜，然后在 电极间通以一定电流，使污染物在生物和电化学双重作用下得到降解。通过微电流刺激 微生物降解染料废水，不仅能够节约成本，而且可以加速有机物的降解，对环境不产生 污染。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种微电流强化染料类废 水生物降解的装置和方法，利用微生物能够降解染料废水的特点，建立在微电流刺激强 化染料废水降解的装置，以提高染料的去除效率，本发明方法缩短了处理的时间并节约 了能源，同时不会产生污泥及恶臭。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种微电流强化染料类废水生物降解的装置，包括过滤箱，使用过滤膜将过滤箱内 部分隔为阴极单元和阳极单元，在阴极单元中填充活性炭颗粒并接种活性污泥;在阴极 单元中插入阴极导电体，在阳极单元中插入阳极导电体，阴极导电体通过导线与电源的 阴极相连，阳极导电体通过导线与电源的阳极相连;进水口设置在阴极单元相对过滤膜 一侧的下部，出水口设置在阳极单元相对过滤膜一侧的上部。
优选的，所述阴极导电体为黏有石墨碳毡的不锈钢板，使用的粘合剂为导热导电胶; 所述阳极导电体为钛基涂层电极板;所述过滤膜为全氟磺酸型质子交换膜。
优选的，所述过滤箱为有机玻璃材质。
优选的，所述导线为钛导线，所述电源为恒压直流电源。
一种采用上述装置进行微电流强化染料类废水生物降解的方法，包括如下步骤：
(1)在过滤箱中放置过滤膜形成阴极单元和阳极单元，在阴极单元内填充活性炭 颗粒，分别将阴极导电体和阳极导电体插入到阴极单元和阳极单元内，连接电源;
(2)在阴极单元(2)内接种活性污泥，采用连续流方式向阴极单元(2)注入常 规配方营养液，驯化培养40～60天;
(3)将待处理的染料类废水原液进行预处理调节：染料浓度为200mg/L～400mg/L， 添加营养液调节COD为400mg/L～800mg/L，pH为6.5～7.5;
(4)以连续流方式将预处理后的染料类废水送入进水口，处理后的染料类废水以 连续流方式流出出水口;水力停留时间为1.05L/天以上，电源的电压为0.8V以上。
具体的，所述步骤(1)中，阴极导电体为黏有石墨碳毡的不锈钢板，在插入阴极 单元前需进行如下处理：首先使用800目以上(比如1000目)砂纸将不锈钢板打磨光 滑，然后放入硝酸钠溶液浸泡24小时以上，再使用去离子水洗净浸泡，最后晾干;石 墨碳毡在400～500℃范围内预热30分钟以上;使用导热导电胶将预热后的石墨碳毡粘附 在晾干后的不锈钢板表面，放置24小时以上后再插入阴极单元。
具体的，所述步骤(1)中，阳极导电体为钛基涂层电极板，在插入阳极单元前需 进行如下处理：首先使用800目以上(比如1000目)砂纸打磨光滑，然后放入硝酸钠 溶液浸泡24小时以上，再使用去离子水洗净浸泡，晾干后插入阳极单元。
具体的，所述步骤(1)中，活性炭颗粒在填充到阴极单元前需进行如下处理：首 先将活性炭颗粒浸泡到待处理的染料类废水原液中直至饱和，再将浸泡饱和的活性炭颗 粒填充到阴极单元内。
有益效果：现有的处理技术为纯电化学或者纯生物技术;前者需要的电流较大，成 本大，安全性低;后者微生物技术受染料废水的毒性影响较大，处理能力有限;本发明 将两者结合在一起，可以在不影响去除效果的基础上，大大降低启动电压，节约成本， 且电化学和微生物技术的结合不仅仅是简单的叠加效果，微电流可以刺激微生物的酶活 性，提高微生物的新陈代谢水平，有利于提高脱色效果。具体来说，本发明提供的微电 流强化染料类废水生物降解的装置和方法，相对于现有技术，具有如下优势：
1、相对于电化学技术能大幅降低启动电压，节约成本;
2、想对于生物技术，提高了微生物的抗环境干扰能力和驯化挂膜速度;
3、电化学和微生物技术的结合不仅仅是简单的叠加效果，微电流可以刺激微生物 的酶活性，提高微生物的新陈代谢水平，有利于提高脱色效果;
4、本发明属于厌氧处理工艺，不会产生恶臭和污泥，不会对环境造成污染;
5、相对于传统的处理工艺，本发明在保证出水脱色率的前提下，缩短了处理时间。
