[發(fā)明專利]基于排陣型濕地微生物燃料電池供電的電芬頓污水處理系統(tǒng)及處理方法

有效

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• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106746230B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 宋海亮;李驊;楊小麗;張昱悅;張帥
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;H01M8/16;C02F101/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種基于排陣型濕地微生物燃料電池供電的電芬頓污水處理系統(tǒng)及處理方法。系統(tǒng)包括：用于對污水進行預處理的納米鐵碳微電解反應區(qū)；用于對納米鐵碳微電解反應區(qū)出水進行處理的電芬頓系統(tǒng)反應區(qū)；用于對電芬頓系統(tǒng)反應區(qū)出水進行處理并對其進行供電的排陣型濕地微生物燃料電池；其中，所述的排陣型濕地微生物燃料電池為多個濕地微生物燃料電池相連形成的濕地微生物燃料電池組；濕地微生物燃料電池組的陰極、陽極分別通過導線與電芬頓系統(tǒng)反應區(qū)的對應的陽極、陰極連接。本發(fā)明還提供了污水處理方法。本發(fā)明通過整個系統(tǒng)的聯(lián)合作用強化降解效果，無需外加能源，也無需投加藥劑，是一種節(jié)能環(huán)保的水處理技術。

技術領域

本發(fā)明屬于水污染控制與水處理技術領域，具體涉及一種基于排陣型濕地微生物燃料電池高效供電的電芬頓水處理系統(tǒng)及方法。

背景技術

染料廢水具有成分復雜、色度深、含鹽量高、難生化降解的特點，對公共衛(wèi)生安全造成威脅，其環(huán)境安全效應越來越受到關注，對其處理工藝的研究也成為急需解決的問題。生物電芬頓法通過外加電能提供給電芬頓系統(tǒng)原位生成H₂O₂和Fe²⁺對難降解的染料分子進行氧化，提高廢水可生化性。

有研究表明納米鐵碳微電解技術可以實現(xiàn)對大分子有機物的斷鏈、發(fā)色與助色基團的脫色還原，可以有效提高廢水的可生化性，但其對難降解有機物處理不徹底。同時相比傳統(tǒng)的鐵碳微電解工藝相比，納米鐵碳微電解技術可以有效地解決鐵碳微電解過程中系統(tǒng)容易板結，處理效率下降的問題。

芬頓技術對難降解污染物的處理效果較好，但需要消耗大量Fe²⁺和H₂O₂成本較高。生物電芬頓法作為一種高效的水處理技術成為當今水處理技術領域的研究熱點。與現(xiàn)有的其它酸性染料廢水處理工藝相比，生物電芬頓法可用于處理COD和鹽含量較高的毒性廢水。有研究表明，運用生物電芬頓方法處理酸性染料廢水，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面：環(huán)境友好、設備簡易、自動化程度高。電芬頓系統(tǒng)以電化學反應產(chǎn)生的Fe²⁺和H₂O₂作為芬頓試劑的持續(xù)來源(2)電解過程中產(chǎn)生的具有強氧化性的·OH有助于打破酸性染料大分子的環(huán)狀結構，提高酸性染料廢水的可生化性。(3)反應條件容易控制，一般在常溫條件下即可完成，可以單獨處理也可以耦合其它處理工藝可操作性強。但是生物電芬頓系統(tǒng)需要消耗大量電能，這限制了生物電化學系統(tǒng)的實際應用。

人工濕地對于廢水的處理能力已經(jīng)得到確定，將人工濕地與微生物燃料電池耦合，充分利用人工濕地和微生物燃料電池各自的特點，進一步提高濕地的污水處理能力，不僅可以用于凈化污水，同時可以收獲電能供給其它工藝單元用電。但是目前人工濕地-微生物燃料電池存在內阻較大，輸出電壓和功率較低的缺陷，如何進一步提高電池的輸出電壓，提高其實用化性能還需要進一步探索。

目前還未有將以上技術有機結合起來的報道。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術存在的缺陷及不足，針對現(xiàn)有處理酸性染料廢水存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于排陣型濕地微生物燃料電池供電的電芬頓污水處理系統(tǒng)及處理方法，充分利用鐵碳微電解-電芬頓系統(tǒng)提高廢水的可生化性能，從而提高人工濕地微生物燃料電池的產(chǎn)電性能，并通過將人工濕地微生物燃料電池進行串并聯(lián)提高輸出電壓供給電芬頓系統(tǒng)，并進一步進化水質，最終提高酸性染料的降解效果。

技術方案：

本發(fā)明所述的基于排陣型濕地微生物燃料電池供電的電芬頓污水處理系統(tǒng)，包括：

用于對污水進行預處理的納米鐵碳微電解反應區(qū)；

用于對納米鐵碳微電解反應區(qū)出水進行處理的電芬頓系統(tǒng)反應區(qū)；

用于電芬頓系統(tǒng)反應區(qū)出水進行處理并對其進行供電的排陣型濕地微生物燃料電池；