[發(fā)明專利]一種預(yù)測生化處理工藝水力停留時間的生物電化學(xué)方法

有效

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• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN107364974B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉紅;易越;謝倍珍;胡大偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種預(yù)測生化處理工藝水力停留時間的生物電化學(xué)方法，主要針對進(jìn)水水質(zhì)波動導(dǎo)致生化處理工藝水力停留時間不合理的問題。本方法通過構(gòu)建本土微生物燃料電池(IDMFC)，建立生化處理工藝綜合降解速率與IDMFC平臺期穩(wěn)定降解速率的關(guān)系模型，通過檢測進(jìn)水水樣一個產(chǎn)電周期的平臺期電流和時長，即可預(yù)測合理的生化處理工藝中水力停留時間。

技術(shù)背景

改革開放以來，我國工業(yè)化和城市化都得到了快速的發(fā)展，人民生活水平有了極大的改善，但作為工業(yè)化和城市化的副產(chǎn)物，工業(yè)廢水和城市污水的排量也急劇上升，對水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重。因此，對于環(huán)境保護(hù)來說，廢水處理尤為重要。根據(jù)2015年環(huán)境公報顯示，我國工業(yè)廢水排放量最高的三個行業(yè)為化工、造紙和電力，這些行業(yè)廢水中一個突出特點(diǎn)是其污染物大部分為有機(jī)物，工業(yè)廢水的處理方法包括物理、化學(xué)、理化和生物法，其中生物法是去除有機(jī)物最經(jīng)濟(jì)有效的方法，而不同企業(yè)根據(jù)自身排放廢水特點(diǎn)，可以選用穩(wěn)定塘、氧化溝、活性污泥、UASB、厭氧接觸等好氧厭氧生化處理技術(shù)。城市污水處理一般分為兩級處理，其中處理主體是二級處理時利用微生物將污水中各種復(fù)雜的有機(jī)物氧化為簡單的物質(zhì)。因此，生物法是工業(yè)廢水和城市污水處理最常用也是最重要的技術(shù)。

污水處理屬于高耗能產(chǎn)業(yè)，其中消耗的能源包括電、燃料及藥劑等，其中電能占總能耗的60％～90％，其主要用于曝氣池供氧設(shè)備和進(jìn)水泵，據(jù)統(tǒng)計，兩者能耗占總電耗的70％以上，近年來，能源資源費(fèi)用不斷上漲，能耗大、運(yùn)行費(fèi)用高已經(jīng)成為阻礙企業(yè)廢水處理和城市污水處理廠運(yùn)轉(zhuǎn)的巨大阻礙，因此，合理優(yōu)化曝氣流量和進(jìn)水速率，成為降低污水處理成本的必然選擇。已有大量關(guān)于曝氣流量智能控制的研究并已取得一定成效，如上海桃浦城市污水處理廠采用曝氣流量控制后，能耗降低34％，但是關(guān)于進(jìn)水速率優(yōu)化的研究并不多，特別是還沒有快速有效預(yù)測合理的水力停留時間的方法，因此，研究一種可以有效預(yù)測合理的生化處理工藝水力停留時間的方法具有重要意義。

合理的水力停留時間與進(jìn)水水質(zhì)有著極大關(guān)系。工業(yè)廢水因其來源于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水和廢液，在一個生產(chǎn)周期內(nèi)會有一定波動，因此其水質(zhì)具有一定的周期性，比如某發(fā)酵類制藥企業(yè)，其出水COD_cr一個月內(nèi)最高為6010mg/L，最低只有3519mg/L。城市污水處理亦是如此，其排放量與季節(jié)有顯著相關(guān)性，以某污水處理廠為例，每年3、4月份進(jìn)水COD_cr濃度高達(dá)700mg/L，而在夏季8、9月份只有350mg/L。現(xiàn)有生化處理過程的水力停留時間是基本固定的，雖然保證了出水可以滿足環(huán)境保護(hù)管理部門的要求，但是卻造成了處理成本的增大，因此，針對進(jìn)水水質(zhì)波動，合理調(diào)整水力停留時間，使其在滿足環(huán)境保護(hù)部分出水要求的同時還能最大限度增加處理水量，合理利用資源，節(jié)約企業(yè)和社會成本具有重要意義。本發(fā)明利用生物電化學(xué)系統(tǒng)的方法，通過構(gòu)建本土微生物燃料電池(IDMFC)，建立生化處理工藝綜合降解速率與IDMFC平臺期穩(wěn)定降解速率的關(guān)系模型，通過檢測進(jìn)水水樣一個產(chǎn)電周期的平臺期電流和時長，即可預(yù)測合理的生化處理工藝中水力停留時間，具體發(fā)明內(nèi)容如下：

發(fā)明內(nèi)容

1.一種預(yù)測生化處理工藝水力停留時間的生物電化學(xué)方法，其特征在于，構(gòu)建本土微生物燃料電池(IDMFC)，建立生化處理工藝綜合降解速率與IDMFC平臺期穩(wěn)定降解速率的關(guān)系模型，檢測進(jìn)水水樣一個產(chǎn)電周期的平臺期電流和時長，計算預(yù)測合理的生化處理工藝水力停留時間。

2.如權(quán)利要求1所述方法，具體步驟如下：

(1)IDMFC的構(gòu)建和啟動

構(gòu)建雙室有膜微生物燃料電池，以生化處理工藝出水作為陽極接種源，將生化處理工藝進(jìn)水、出水和新鮮濃縮基液按體積比3：6：1混合配制陽極液；

(2)生化處理工藝與IDMFC降解速率比的計算