一種基于電子調控的產電脫鹽裝置及利用該裝置處理含丙烯腈煉化廢水的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及廢水處理及資源循環利用領域，特別是涉及一種基于電子調控的產電脫鹽裝置及利用該裝置處理含丙烯腈煉化廢水的方法。
【背景技術】
[0002]環境問題與能源問題制約著人類社會的發展。由于我國工業的不斷發展，導致了工業用水量的急劇攀升，這無疑加重了水資源短缺這一危機。在化學工業生產中產生的大量化工廢水含有烴類物質以及其它難降解物質，如果不能妥善處置，勢必會造成受納環境的污染，威脅生態環境安全，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發展與人類生活的難題。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境問題，因此，尋找可持續的清潔能源成為了解決能源危機的一條出路。化工廢水在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被降解轉化也成為了一種資源的浪費。因此，化工廢水處理與產生能源相結合為化工廢水的處理提供了新的思路與發展方向。生物電化學系統是利用微生物降解有機物，將化學能轉化為電能的的電化學裝置。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實現了污染物降解，產電，脫鹽的三種功效。在本發明中，MDC用于降解含丙烯腈的煉化廢水。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了解決現有工業廢水處理難度大，生物化學處理難且工業廢水中能源浪費的問題，而提供一種基于電子調控的產電脫鹽裝置及利用該裝置處理含丙烯腈煉化廢水的方法。
[0004]—種基于電子調控的產電脫鹽裝置，該裝置包括陽極室、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;所述脫鹽室設置在陽極室和陰極室之間，所述脫鹽室的左側與陽極室的右側通過陰離子交換膜相隔，所述脫鹽室的右側與陰極室的左側通過陽離子交換膜相隔;所述陽極室內設置有陽極碳刷，所述陽極室的左側上方設置有第一出水口，所述陽極室的左側下方設置有第一進水口，所述參比電極貫穿于陽極室的上頂部設置在陽極室內；所述陰極室內設置有陰極碳刷，所述陰極室的右側上方設置有第二出水口，所述陰極室右側下方設置有第二進水口，所述陰極室的底部設置有曝氣裝置;所述陽極碳刷通過導線與外電阻的一端相連，所述陰極碳刷通過導線與外電阻的另一端相連;所述脫鹽室的頂部設置有第三出水口，所述脫鹽室的底部設置有第三進水口 ；所述第一出水口通過第一栗和水管與第二進水口相連;所述第二出水口通過第二栗和水管與第三進水口相連，所述陽極室和陰極室的容積相同。
[0005]—種利用基于電子調控的產電脫鹽裝置處理含丙烯腈煉化廢水的方法具體是按以下步驟進行:
[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I?4天，陰極室通過曝氣裝置持續曝氣I?4天，然后將陽極室和陰極室中的含丙烯腈煉化廢水排出；
[0007]所述再分別向陽極室和陰極室加入含丙烯腈煉化廢水的⑶D為2580mg/L?2780mg/L和丙稀腈含量為300mg/L?400mg/L;
[0008]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18ppm?22ppm、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，開始產生電流輸出，每當電壓下降至50mV時，將陽極室和陰極室中的含丙烯腈煉化廢水排出；
[0009]三、重復操作步驟二20天?30天后，陽極室內的陽極碳刷上生成厭氧產電生物膜，陰極室內的陰極碳刷上生成好氧產電生物膜，然后利用栗將陽極室經厭氧產電生物膜處理完的丙烯腈煉化廢水輸送到陰極室，并利用曝氣裝置持續曝氣控制陰極室溶氧量在2mg/L?4mg/L;利用栗將陰極室經好氧產電生物膜處理完的丙烯腈煉化廢水輸送到脫鹽室，脫鹽室中的陽離子交換膜將陰極室輸送過來的丙烯腈煉化廢水中的陽離子傳入陽極室，陰離子交換膜將陰極室輸送過來的丙烯腈煉化廢水中的陰離子傳入陰極室，此時外置電阻上呈現出穩定的電能輸出，最終將脫鹽室中的廢水經第三出水口排出，即完成丙烯腈煉化廢水的產電脫鹽處理；
[0010]所述經厭氧產電生物膜處理完的丙烯腈煉化廢水的COD為1620mg/L?1780mg/L和丙稀腈含量為50mg/L?100mg/L;
[0011 ]所述經好氧產電生物膜處理完的丙烯腈煉化廢水的COD為610mg/L?780mg/L和丙稀腈含量為Omg/L?5mg/L ；
[0012]本發明的有益效果是:
[0013]本發明采用MDC用于降解含丙烯腈的煉化廢水，實現了污染物降解，產電，脫鹽的三種功效。本發明將厭氧生物處理和好氧生物處理與MDC工藝相結合，并將其應用于含丙烯腈煉化廢水的處理上。實現對有毒有害物質處理的同時，整個處理過程不需要外加能量，能夠獲得穩定的電能輸出，同時可以實現對含鹽污水脫鹽回收的目的。
[0014]經本發明裝置處理完的含丙烯腈煉化廢水的⑶D從2580mg/L?2780mg/L降到610mg/L?780mg/L和丙稀腈含量從300mg/L?400mg/L降到Omg/L?5mg/L，可見對丙稀腈廢水處理的效果很明顯;并且本發明能夠在啟動24h后實現電流穩定輸出，輸出電壓一直穩定在750mV?820mV之間；本發明裝置對含丙烯腈煉化廢水脫鹽率可達65 %以上。
【附圖說明】
[0015]圖1為用于含丙烯腈煉化廢水處理的基于電子調控的產電脫鹽裝置示意圖；
[0016]圖2為實施例1利用微生物脫鹽電池處理含丙烯腈煉化廢水時的⑶D降解曲線；其中，I為未處理含丙烯腈煉化廢水的COD濃度，2為經陽極室厭氧產電生物膜處理完的丙烯腈煉化廢水的COD濃度，3為經陰極室好氧產電生物膜處理完的丙烯腈煉化廢水的COD濃度；
[0017]圖3為實施例1利用微生物脫鹽電池處理含丙烯腈煉化廢水時電池極化曲線;其中I為電池電壓，2為功率密度；
[0018]圖4為實施例1微生物脫鹽電池的脫鹽曲線圖；
【具體實施方式】
[0019]本發明技術方案不局限于以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的任意合理組合。
[0020]【具體實施方式】一:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的基于電子調控的產電脫鹽裝置，該裝置包括陽極室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設置在陽極室I和陰極室7之間，所述脫鹽室4的左側與陽極室I的右側通過陰離子交換膜3相隔，所述脫鹽室4的右側與陰極室7的左側通過陽離子交換膜5相隔;所述陽極室I內設置有陽極碳刷2，所述陽極室I的左側上方設置有第一出水口 10，所述陽極室I的左側下方設置有第一進水口 11，所述參比電極8貫穿于陽極室I的上頂部設置在陽極室I內；所述陰極室7內設置有陰極碳刷6，所述陰極室7的右側上方設置有第二出水口 12，所述陰極室7的右側下方設置有第二進水口 13，所述陰極室7的底部設置有曝氣裝置16;所述陽極碳刷2通過導線與外電阻9的一端相連，所述陰極碳刷6通過導線與外電阻9的另一端相連;所述脫鹽室4的頂部設置有第三出水口 15，所述脫鹽室4的底部設置有第三進水口 14;所述第一出水口 10通過第一栗17和水管與第二進水口 13相連;所述第二出水口 12通過第二栗18和水管與第三進水口 14相連。
[0021]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述陽極室I和陰極室7的容積相同。其他步驟與參數與【具體實施方式】一相同。
[0022]【具體實施方式】三:本實施方式的利用實施方式一的基于電子調控的產電脫鹽裝置處理含丙烯腈煉化廢水的方法具體是按以下步驟進行:
[0023]—、向陽極室I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I和陰極室7加入含丙烯腈煉化廢水至蓄滿，陽極室I密封I?4天，陰極室7通過曝氣裝置16持續曝氣I?4天，然后將陽極室I和陰極室7中的含丙烯腈煉化廢水排出；
[0024]所述再分別向陽極室I和陰極室7加入含丙烯腈煉化廢水的⑶D為2580mg/L?2780mg/L和丙稀腈含量為300mg/L?400mg/L;
[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I和陰極室7分別加入PBS緩沖液至濃度為18ppm?22ppm、加葡萄糖至濃度為50mg/L?500mg/L，再分別向陽極室I和陰極室7加入含丙烯腈煉化廢水至蓄滿，開始產生電流輸出，每當電壓下降至50mV時，將陽極室I和陰極室7中的含丙烯腈煉化廢水排出；
[0026]三、重復操作步驟二20天?30天后，陽極室I內的陽極碳刷2上生成厭氧產電生物膜，陰極室7內的陰極碳刷6上生成好氧產電生物膜，然后利用栗17將陽極室I經厭氧產電生物膜處理完的丙烯腈煉化廢水輸送到陰極室7，并利用曝氣裝置16持續曝氣控制陰極室7溶氧量在2mg//L?4mg/L;利用栗18將陰極室7經好氧產電生物膜處理完的丙烯腈煉化廢水輸送到脫鹽室4，脫鹽室4中的陽離子交換膜5將陰極室7輸送過來的丙烯腈煉化廢水中的陽離子傳入陽極室I，陰離子交換膜3將陰極室7輸送過來的丙烯腈煉化廢水中的陰離子傳入陰極室7，此時外置電阻9上呈現出穩定的電能輸出，最終將脫鹽室4中的廢水經第三出水口 15排出，即完成丙烯腈煉化廢水的產電脫鹽處理；
[0027]所述經厭氧產電生物膜處理完的丙烯腈煉化廢水的COD為1620mg/L?1780mg/L和丙稀腈含量為50mg/L?100mg/L;
[0028]所述經好氧產電生物膜處理完的丙烯腈煉化廢水的COD為610mg/L?780mg/L和丙稀腈含量為Omg/L?5mg/L ；
[0029]本實施方式采用MDC用于降解含丙烯腈的煉化廢水，實現了污染物降解，產電，脫鹽的三種功效。本實施方式