申请日2013.01.22
公开(公告)日2013.04.17
IPC分类号C02F3/34; C02F1/461
摘要
本发明提供一种高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，在由阳极室、阴极室和质子交换膜三部分组成的微生物燃料电池MFC中，以榨菜废水为阳极室底物及产电菌菌源，以铁氰化钾/磷酸盐缓冲液作为阴极电解液;阳极室与阴极室用质子交换膜隔开;阳极与阴极材料均为碳布，用钛丝与电极连接外电路，外电路由铜导线与可变电阻连接而成;阳极生物膜在吸附降解废水中有机物的同时产生电子，并还原阴极室的高价铁离子。本发明充分利用了榨菜废水的特性，有效解决榨菜废水中有机污染物处理效果差及现有技术运行成本高的问题;并解决MFCs技术中系统底物导电性差的问题。
权利要求书
1.一种高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
在由阳极室、阴极室和质子交换膜三部分组成的微生物燃料电池MFC中，以榨菜废水为阳极室底物及产电菌菌源，以铁氰化钾/磷酸盐缓冲液作为阴极电解液;阳极室与阴极室用质子交换膜隔开;阳极与阴极材料均为碳布，用钛丝与电极连接外电路，外电路由铜导线与可变电阻连接而成;
阳极室采用磁力搅拌器用以混匀电解质，促进阳极室传质传荷;阳极生物膜在吸附降解废水中有机物的同时产生电子，电子经所述阳极、外电路传递至阴极，并还原阴极室的高价铁离子;
外阻为500Ω，在外电路的电压降至50mV时，完成对阳极室榨菜废水的处理，同时完成一个产电周期。
2.根据权利要求1所述高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，其特征在于，以初沉池出水PCE与厌氧反应池出水ARE比例混合用作阳极室底物，PCE与ARE的体积比为1:0。
3.根据权利要求1所述高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，其特征在于，以初沉池出水PCE与厌氧反应池出水ARE比例混合用作阳极室底物，PCE与ARE的体积比为1:9。
4.根据权利要求1所述高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，其特征在于，所述阴极电解液为浓度为100mM的铁氰化钾，该铁氰化钾由100mM的磷酸盐缓冲液配制而成。
5.根据权利要求1所述高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，其特征在于，所述质子交换膜型号为Ultrex CMI-7000。
6.根据权利要求1所述高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，其特征在于，所述高盐高浓度榨菜废水中有机污染物浓度为0.3～20g/L，悬浮物浓度为0.5～7g/L，盐浓度为2%～15%。
说明书
一种高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法
技术领域
本发明涉及榨菜废水的处理及实现能源回收的生化处理技术，属于生物电化学技术领域，具体来说就是微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells， MFCs)系统。
背景技术
重庆三峡库区榨菜生产历史悠久，特别是涪陵己成为全国生产企业最多、加工能力最大的榨菜产销区。目前，涪陵地区是全国最大的青菜头生产基地。涪陵榨菜加工企业200余家，年加工能力达25万吨以上，占全国榨菜年产销量的40%。然而，榨菜加工过程中产生的大量废水有机污染物浓度高达0.3～20g/L，悬浮物浓度高达0.5～7g/L，并且废水的盐浓度高达2%～15%;由于高盐榨菜废水处理难度大，未达标的废水排入三峡库区时，势必对三峡水域形成严重的污染。因此，榨菜废水的有效处理已成为榨菜产业规模发展的瓶颈，研发榨菜废水高效低耗的处理技术成为所属领域技术人员有待解决的技术课题。
榨菜生产废水具有高盐、高氮、高有机物浓度的特征，且呈酸性，处理难度大。现有用于榨菜废水生物处理技术工艺主要为厌氧生物技术+好氧生物技术+物化技术以取得有效治理。但整体来看，现有工艺复杂、能耗大、需投加药剂且难以达到预期效果。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明解决榨菜废水生物处理技术工艺存在工艺复杂、能耗大等问题，提供一种利用生产榨菜的废水具有高盐、高有机物浓度的特征，进行废水处理及能源回收再利用的一种高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法。
解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高盐高浓度榨菜废水资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
在由阳极室、阴极室和质子交换膜三部分组成的微生物燃料电池MFC中，以榨菜废水为阳极室底物及产电菌菌源，以铁氰化钾/磷酸盐缓冲液作为阴极电解液;阳极室与阴极室用质子交换膜隔开;阳极与阴极材料均为碳布，用钛丝与电极连接外电路，外电路由铜导线与可变电阻连接而成;
阳极室采用磁力搅拌器用以混匀电解质，促进阳极室传质传荷;阳极生物膜在吸附降解废水中有机物的同时产生电子，电子经所述阳极、外电路传递至阴极，并还原阴极室的高价铁离子;
外阻为500Ω，在外电路的电压降至50mV时，完成对阳极室榨菜废水的处理，同时完成一个产电周期。
进一步，以初沉池出水PCE与厌氧反应池出水ARE比例混合用作阳极室底物，PCE与ARE的体积比为1:0。
或者，以初沉池出水PCE与厌氧反应池出水ARE比例混合用作阳极室底物，PCE与ARE的体积比为1:9。
相对现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、采用本发明方法，对高盐高浓度榨菜废水的有机物去除率达到85.8%，出水水质稳定，有很好的抗有机负荷冲击能力。
2、本发明方法从榨菜废水获取的电能，可从经济上补偿整个处理系统的运行费用，其中最大产能为246mW/m2。
3、本首次提出了PCE含量与电池内阻之间的高度负相关关系(p<0.01);主要归因于PCE中的大颗粒有机、无机颗粒物及胶体物质;本发明还证实了随PCE含量增大，产能效果下降，但有机物去除率逐步提升。
4、本发明充分利用了榨菜废水的特性，有效解决榨菜废水中有机污染物处理效果差及现有技术运行成本高的问题，解决MFCs技术中系统底物导电性差的问题。
