[發明專利]一種啤酒廢水處理裝置及處理方法

有效

• 申請號: 200910072578.7
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101607776A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 溫青;陳野;吳英;王貴領;李凱峰;殷金玲
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;H01M8/16;C02F3/34;C02F3/30;C02F103/32
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(一)技術領域

本發明涉及的是一種工業廢水處理技術領域，特別是一種釀造廢水的處理技 術。本發明也涉及一種微生物燃料電池技術。

(二)背景技術

微生物燃料電池(Microbial?Fuel?Cell，MFC)是利用微生物的催化作用將化學 能轉化為電能的一種裝置，能同時產電和進行廢水處理。許多小分子和大分子混 合有機物都可以被用作底物，如葡萄糖、醋酸鈉、生活廢水等，大多數底物在產 電的同時都可以得到很好的降解。MFC在污水處理領域的應用無疑是污水處理 理念的重大革新，既凈化了污水又回收了生物質能，同時污泥產率低，降低了水 廠處理成本，可最大限度地實現污水處理的可持續發展。

啤酒工業在生產啤酒過程中耗水量相當大，噸酒耗水量約為6～10t，依廢 水來源可將啤酒工業廢水分為兩大類：一是高濃度有機廢水，主要來自浸麥、糖 化和發酵工序，廢水量占總廢水量的25％～35％；二是低濃度有機廢水，來自 制麥車間和灌裝車間等的浸麥水、沖洗水和洗滌水，廢水量占總廢水量的65％～ 75％。啤酒廢水中主要含有糖類、淀粉、蛋白質、醇類、纖維素等有機物和酒糟、 啤酒花及凝聚蛋白等懸浮物。廢水本身無毒性，但含有大量有機物質，其BOD₅/ COD較高，為0.4～0.6，可生化性好，含有較高濃度的有機物的廢水，如未經 處理直接排入自然水體，易消耗水體中的溶解氧，造成水體缺氧，最終導致水質 發黑變臭，嚴重污染水體環境。因此，對啤酒廢水采用合適的工藝進行處理非常 必要。

目前，國內外多采用生物法處理啤酒廢水。好氧處理法包括SBR法、CASS 法、BAF法、生物接觸氧化池等。厭氧生物處理法包括UASB、UBF、IC厭氧內 循環技術等。為了更好提高啤酒廢水治理效益，采用最廣泛的是厭氧-好氧組合 工藝，如酸化-SBR法處理啤酒廢水、UASB-好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水、 內循環反應器+氧化溝工藝處理啤酒廢水等。但以上技術存在處理效率受溫度 影響大、產生的甲烷純度不高等問題。采用新型的微生物燃料電池處理啤酒廢水 可以在處理廢水的同時回收生物質能，是一項有發展前景的方法。

中國專利申請號為200710144550.0的專利文件中公開了一種微生物燃 料電池及其處理啤酒廢水的方法。該技術方案中的微生物燃料電池一端開口，另 一端封閉，陰極固定在開口端，陽極固定在封閉端，陰極、陽極與筒體之間形成 燃料室。以啤酒廢水中的土著微生物作為菌源，啟動反應器；利用微生物分解代 謝降低有機物濃度同時獲得電能。啤酒廢水COD去除率在85％以上，最高可達 98％；出水的COD小于450mg/L，最低出水的COD可達20mg/L。該發明具有 裝置結構簡單、處理效果和產電量受溫度影響較小，處理廢水的同時回收生物質 能等優點。但該微生物燃料電池處理啤酒廢水的方法采用的是單室微生物燃料電 池，全部處理過程采用的是厭氧生物處理技術，啤酒廢水的去除率波動較大在 85％～98％，出水變化范圍較寬，COD在450～20mg/L，雖然最低達到20mg/L， 但一些時候的出水COD達不到排放標準，仍需接后續處理工藝進一步處理，另 外，該發明全部處理過程采用厭氧生物處理技術本身存在出水中COD值可能達 不到排放標準的問題，即使能將COD值降到很低，由于厭氧生物處理技術反應 速度慢，需要較長的停留時間，甚至可達數天。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種可有效地將化學能轉化為電能，同時獲得較好的 廢水處理效果，結構簡單，易于組合、擴大處理規模的一種啤酒廢水處理裝置。 本發明的目的還在于基于本發明的啤酒廢水處理裝置的處理方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明的啤酒廢水處理裝置包括反應器，所述反應器的組成包括陰極室和陽 極室，陰極室和陽極室之間由質子交換膜隔開，陽極置于陽極室內部，陰極置于 陰極室內部，陰極室和陽極室下端和上端分別設有進水口與和出水口，陽極室上 部由密封蓋密封，陰極室底部設有曝氣裝置，陽極與陰極間通過導線連接，并與 負載連接組成閉合回路。

所述的陽極由碳纖維、碳紙、碳氈、碳納米管、石墨板、石墨顆粒、活性炭 或泡沫金屬中的一種制成。

所述陽極由碳纖維纏繞在石墨棒上制成，陽極室內壁上設置支撐槽，石墨棒 通過支撐槽固定。

所述陰極由碳纖維、碳紙、碳氈、碳納米管、石墨板、石墨顆粒、活性炭、 泡沫金屬中的一種制成，另外也可采用氣體擴散電極做陰極。