公布日：2023.04.14
申请日：2022.11.25
分类号：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种重金属污染废水生物电解深度处理工艺，此处理工艺效率高，菌膜使用周期长，不产生大量固废，环境效益优，菌膜析出重金属后可以循环使用。该生物电解深度处理工艺包括步骤：(1)将希瓦氏菌使用培养基在好氧条件下进行扩培；(2)将扩培后的菌种于厌氧条件下挂膜培养固定至第一石墨烯碳毡组合框架；(3)通入所述重金属污染废水将挂膜培养后的所述第一石墨烯碳毡组合框架进行驯化培养得含菌石墨烯碳毡组合框架；(4)将含菌石墨烯碳毡组合框架作为阳极置于厌氧池的出水端，再和置于所述厌氧池的进水端的阴极电导通后对所述重金属污染废水进行生物电解处理。
权利要求书
1.重金属污染废水生物电解深度处理工艺，其特征在于，包括步骤：(1)菌种扩培将希瓦氏菌使用培养基在好氧条件下进行扩培；(2)挂膜培养将扩培后的菌种于厌氧条件下挂膜培养固定至第一石墨烯碳毡组合框架；(3)驯化培养通入所述重金属污染废水将挂膜培养后的所述第一石墨烯碳毡组合框架进行驯化培养得含菌石墨烯碳毡组合框架；(4)生物电解处理将所述含菌石墨烯碳毡组合框架作为阳极置于厌氧池的出水端，再和置于所述厌氧池的进水端的阴极电导通后对所述重金属污染废水进行生物电解处理。
2.根据权利要求1所述的重金属污染废水生物电解深度处理工艺，其特征在于，所述重金属污染废水为经混凝沉淀后的出水。
3.根据权利要求1所述的重金属污染废水生物电解深度处理工艺，其特征在于，所述阴极为第二石墨烯碳毡组合框架，所述第二石墨烯碳毡组合框架由多个第二石墨烯碳毡板叠加而成，所述第二石墨烯碳毡板包括第二石墨烯碳毡和固定所述第二石墨烯碳毡的铝合金框。
4.根据权利要求1所述的重金属污染废水生物电解深度处理工艺，其特征在于，所述第一石墨烯碳毡组合框架由多个第一石墨烯碳毡板叠加而成，所述第一石墨烯碳毡板包括第一石墨烯碳毡和固定所述第一石墨烯碳毡的铝合金框。
5.根据权利要求1所述的重金属污染废水生物电解深度处理工艺，其特征在于，所述含菌石墨烯碳毡组合框架和所述阴极借由导线进行电导通。
6.根据权利要求1所述的重金属污染废水生物电解深度处理工艺，其特征在于，所述培养基包括酵母粉3～8g/L、蛋白胨5～15g/L和NaCl5～15g/L。
7.根据权利要求1所述的重金属污染废水生物电解深度处理工艺，其特征在于，所述挂膜培养采用的培养基包括醋酸钠1～10g/L、乳酸钠1～10g/L、富马酸1～10g/L、柠檬酸铁1～5g/L、磷酸氢二钾100～300mg/L、磷酸二氢钾100～300mg/L、酵母粉10～50mg/L、糖蜜10～50mg/L、硫酸镁10～50mg/L、氯化钙10～50mg/L和硫酸锰5～50mg/L。
8.根据权利要求1所述的重金属污染废水生物电解深度处理工艺，其特征在于，所述含菌石墨烯碳毡组合框架和所述阴极占所述厌氧池体积的30～40％。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的在于提供一种金属污染废水生物电解深度处理工艺，此处理工艺效率高，菌膜使用周期长，不产生大量固废，环境效益优，菌膜析出重金属后可以循环使用。
为实现上述目的，本发明提供了重金属污染废水生物电解深度处理工艺，包括步骤：
(1)菌种扩培
将希瓦氏菌使用培养基在好氧条件下进行扩培；
(2)挂膜培养
将扩培后的菌种于厌氧条件下挂膜培养固定至第一石墨烯碳毡组合框架；
(3)驯化培养
通入所述重金属污染废水将挂膜培养后的所述第一石墨烯碳毡组合框架进行驯化培养得含菌石墨烯碳毡组合框架；
(4)生物电解处理
将所述含菌石墨烯碳毡组合框架作为阳极置于厌氧池的出水端，再和置于所述厌氧池的进水端的阴极电导通后对所述重金属污染废水进行生物电解处理。
与现有技术相比，本发明的重金属污染废水生物电解深度处理工艺至少具有下述优点：
(1)利用希瓦氏菌代谢氧化COD产电的特性对废水进行电解，可将废水中的重金属进行深度的降解。通过生物电将重金属去除，可以防止进入生化系统后重金属富集导致的毒害作用，保障生化系统的长期稳定运行，而且生物电的使用成本低，不会产生大量的危废，在经济效益和环境效益上都体现出良好的优势。
(2)本发明使用石墨烯碳毡进行菌体挂膜，具有较强的导电能力，因此电子传递的电阻更小，对重金属的电解还原能力更强。而且石墨碳毡为多孔结构，其疏松适度更有利于污水中重金属与电子的接触，反应效率较高。且石墨烯碳毡由于具有比表面积大的优势，能够与生化入水充分接触，将阳极产生的生物电传递给生化入水中的重金属离子，并将重金属还原析出吸附在石墨烯碳毡表面。
(3)本发明将含菌石墨烯碳毡组合框架作为阳极置于厌氧池的出水端，可使金属在进水端的阴极对重金属进行还原，避免了希瓦氏菌种与高浓度重金属的直接接触，防止重金属对菌种的毒害抑制，可延长菌种的使用时间。含菌石墨烯碳毡组合框架作为阳极置于厌氧池的出水端，重金属主要在前端的阴极上还原析出，重金属与含菌石墨烯碳毡组合框架不直接混合在一起，这样析出的重金属可以通过清洗去除后回收，清洗后的含菌石墨烯碳毡组合框架还可以重复利用，经济上更优。
(4)石墨烯碳毡组合框架具有较高的结构强度，采用其进行挂膜培养，可便于安装和取出。
作为一技术方案，所述重金属污染废水为经混凝沉淀后的出水。
作为一技术方案，所述阴极为第二石墨烯碳毡组合框架，所述第二石墨烯碳毡组合框架由多个第二石墨烯碳毡板叠加而成，所述第二石墨烯碳毡板包括第二石墨烯碳毡和固定所述第二石墨烯碳毡的铝合金框。
作为一技术方案，所述第一石墨烯碳毡组合框架由多个第一石墨烯碳毡板叠加而成，所述第一石墨烯碳毡板包括第一石墨烯碳毡和固定所述第一石墨烯碳毡的铝合金框。
作为一技术方案，所述含菌石墨烯碳毡组合框架和所述阴极借由导线进行电导通。
作为一技术方案，所述培养基包括酵母粉3～8g/L、蛋白胨5～15g/L和NaCl5～15g/L。
作为一技术方案，所述挂膜培养采用的培养基包括醋酸钠1～10g/L、乳酸钠1～10g/L、富马酸1～10g/L、柠檬酸铁1～5g/L、磷酸氢二钾100～300mg/L、磷酸二氢钾100～300mg/L、酵母粉10～50mg/L、糖蜜10～50mg/L、硫酸镁10～50mg/L、氯化钙10～50mg/L和硫酸锰5～50mg/L。
作为一技术方案，所述含菌石墨烯碳毡组合框架和所述阴极占所述厌氧池体积的30～40％。
（发明人：李志弘;张保安;杨秋婵）
