[發明專利]一種生物電化學法耦合植物修復含鉻廢水處理系統及方法

有效

• 申請號: 201510304909.0
• 申請日: 2015-06-04
• 公開（公告）號: CN104944588B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 盛國平;努扎艾提·艾比布;俞漢青;王允坤
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/34;C02F101/22
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及生物處理含鉻廢水技術領域，尤其涉及一種生物電化學法耦合植物修復含鉻廢水處理系統及方法。

背景技術

環境中的鉻主要以Cr(III)和Cr(VI)兩種價態存在，其中，Cr(VI)進入生物體內后會誘發基因突變并有致癌的可能性，其毒性比Cr(III)高一百多倍。因此，如何處理水環境中的Cr(VI)越來越受到人們的關注。

植物修復含鉻廢水是生物處理含鉻廢水的典型技術，具有投資及能耗低、維護簡單和對環境破壞小等特點。在利用植物修復技術處理大量含Cr(VI)廢水時，Cr(VI)主要通過填料層吸附、微生物還原和植物根系吸收等途徑去除。

然而，用上述方法處理含Cr(VI)廢水時，處理過程緩慢、耗時長，從而導致處理效率低。因此，如何實現加快處理Cr(VI)的速率，強化植物修復處理含鉻廢水的效率等問題需要進一步解決。

發明內容

有鑒于此，本申請提供一種生物電化學法耦合植物修復含鉻廢水處理系統及方法，采用本發明提供的處理系統處理含鉻廢水能縮短處理時間，提高處理效率。

本發明提供一種生物電化學法耦合植物修復含鉻廢水處理系統，包括：

開口反應器，所述開口反應器下部具有進水口，且上部具有出水口；

所述開口反應器底部設置有填料層，所述填料層包括基質和負載在所述基質上的微生物；所述填料層中設置有陽極，所述陽極表面分布有導電材料；

所述開口反應器內對應出水口處固定有陰極支撐架，所述陰極支撐架上放置有空氣陰極，所述空氣陰極通過陰極支撐架與待處理的含鉻廢水的水面接觸，且與陽極通過導線連接；

所述開口反應器內種植有植物，所述植物根部依次穿透于空氣陰極和陰極支撐架，且延伸至填料層內。

優選地，所述陽極與空氣陰極之間的垂直距離保持在10cm～40cm。

優選地，所述陽極選自碳氈、碳刷、石墨顆粒、石墨棒和不銹鋼絲網中的任意一種；

所述空氣陰極選自碳氈、碳板和碳布中的任意一種。

優選地，所述陽極表面分布的導電材料選自石墨顆粒、碳顆粒和活性炭纖維中的一種或多種。

優選地，所述填料層覆蓋在開口反應器底部，且其體積為開口反應器總體積的1/4～3/4；

所述陽極設置在填料層1/2～2/3的高度處。

優選地，所述填料層基質選自石墨顆粒、活性炭顆粒、火山石、沸石、陶粒和礫石中的一種或多種；

所述陰極支撐架具有多孔結構，且其直徑與開口反應器內徑相等。

優選地，所述植物選自黑麥草、李氏禾、大米草、菖蒲和蘆葦中的一種或多種。

優選地，所述空氣陰極與陽極通過導線連接的回路上設置有電阻。

優選地，所述系統還包括：

與開口反應器進水口和出水口均相通的循環進料裝置；

與空氣陰極與陽極通過導線連接的回路并聯的分析裝置。

本發明還提供一種生物電化學法耦合植物修復含鉻廢水處理方法，包括以下步驟：

將待處理的含鉻廢水引入開口反應器進行處理，得到處理后的出水；

所述開口反應器下部具有進水口，且上部具有出水口；

所述開口反應器底部設置有填料層，所述填料層包括基質和負載在所述基質上的微生物；所述填料層中設置有陽極，所述陽極表面分布有導電材料；

所述開口反應器內對應出水口處固定有陰極支撐架，所述陰極支撐架上放置有空氣陰極，所述空氣陰極通過陰極支撐架與待處理的含鉻廢水的水面接觸，且與陽極通過導線連接；

所述開口反應器內種植有植物，所述植物根部依次穿透于空氣陰極和陰極支撐架，且延伸至填料層內。