[發(fā)明專利]一種正滲透微生物燃料電池組合處理廢水系統(tǒng)及處理方法

有效

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• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107129025B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃滿紅;黃麗;蔡騰;鄧倩;牛飛虎;孟李君;陳海生
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;H01M8/16;C02F103/06
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

本發(fā)明涉及一種正滲透微生物燃料電池組合處理廢水系統(tǒng)及處理方法，包括正滲透微生物燃料電池、膜蒸餾裝置和回流裝置，其中所述正滲透微生物燃料電池包括陽極液側(cè)和陰極液側(cè)，所述陽極液側(cè)為陽極室，所述陰極液側(cè)包括陰極室、陰極液儲備罐和第一蠕動泵，所述陰極室的輸入端通過陰極液輸入管道依次與第一蠕動泵、陰極液儲備罐連接，所述陰極室的輸出端通過陰極液輸出管道與陰極液儲備罐連接，且陽極室和陰極室的電極用鈦絲固定、外接電阻連接、形成回路，所陽極室與陰極室通過正滲透膜分離，所述正滲透膜采用三醋酸纖維素正滲透膜、活性層朝向陽極室。本發(fā)明提高污染物的去除效率，還具有出水水質(zhì)好、產(chǎn)生電能等優(yōu)點(diǎn)，可直接有效處理垃圾滲濾液。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種正滲透微生物燃料電池組合處理廢水系統(tǒng)及處理方法。

背景技術(shù)

垃圾滲濾液中含有大量的有機(jī)物，水質(zhì)變化大，成分復(fù)雜，是一種較難處理的有機(jī)廢水，處理成本高，亟需高效、低成本的處理技術(shù)。正滲透(Forward Osmosis，F(xiàn)O)是近年來發(fā)展起來的一種濃度驅(qū)動的新型膜分離技術(shù)，它依靠選擇性滲透膜兩側(cè)的滲透壓差為驅(qū)動力自發(fā)實(shí)現(xiàn)水傳遞的膜分離過程(施人莉等，2011)。微生物燃料電池(microbial fuelcell，簡稱MFC)是利用微生物代謝將有機(jī)物或無機(jī)物中的能量轉(zhuǎn)化電能的電生化反應(yīng)器。正滲透微生物燃料電池(Osmosis microbial fuel cell，簡稱OsMFC)是將FO與MFC結(jié)合，以微生物作為催化劑，將有機(jī)物的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，其中陽極中的水和離子由于滲透壓梯度的驅(qū)動，從低滲透壓側(cè)(陽極)透過選擇性滲透膜到高滲透壓側(cè)(陰極)。將OsMFC應(yīng)用到廢水處理領(lǐng)域，能以廢水有機(jī)污染物為燃料直接產(chǎn)生電能，同時實(shí)現(xiàn)廢水的凈化，是一種具有資源化前景的綠色技術(shù)。膜蒸餾(Membrane Distillation，簡稱MD)是采用疏水微孔膜，以膜兩側(cè)蒸汽壓力差為傳質(zhì)驅(qū)動的膜分離過程。膜蒸餾在海水淡化與純水制備，食品與中藥工業(yè)，化學(xué)品工業(yè)和廢水處理等方面均有應(yīng)用。將OsMFC與MD聯(lián)合，可以使垃圾滲濾液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，并且可以有效利用垃圾滲濾液中污染物質(zhì)，有利于垃圾滲濾液的資源化。

目前，沒有將正滲透微生物燃料電池和膜蒸餾工藝聯(lián)合處理垃圾滲濾液的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種正滲透微生物燃料電池組合處理廢水系統(tǒng)及處理方法，將正滲透微生物燃料電池和膜蒸餾工藝聯(lián)合使用，以垃圾滲濾液為陽極液，氯化鈉溶液為陰極液，達(dá)到污染物的降解、產(chǎn)生生物質(zhì)能、提高垃圾滲濾液處理效果和汲取液重復(fù)利用，解決了汲取液被稀釋使工藝無法長時間穩(wěn)定運(yùn)行的問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種正滲透微生物燃料電池組合處理廢水系統(tǒng)，包括正滲透微生物燃料電池、膜蒸餾裝置和回流裝置，其中所述正滲透微生物燃料電池包括陽極液側(cè)和陰極液側(cè)，所述陽極液側(cè)為陽極室，所述陰極液側(cè)包括陰極室、陰極液儲備罐和第一蠕動泵，所述陰極室的輸入端通過陰極液輸入管道依次與第一蠕動泵、陰極液儲備罐連接，所述陰極室的輸出端通過陰極液輸出管道與陰極液儲備罐連接，且陽極室和陰極室的電極用鈦絲固定、外接電阻連接、形成回路，所陽極室與陰極室通過正滲透膜分離，所述正滲透膜采用三醋酸纖維素正滲透膜、活性層朝向陽極室，所述電阻上并聯(lián)藍(lán)電測試系統(tǒng)，所述藍(lán)電測試系統(tǒng)與PC端連接；所述膜蒸餾裝置包括熱側(cè)、冷側(cè)、第二蠕動泵、第一齒輪泵、恒溫水浴鍋、膜蒸餾組件，第二齒輪泵、膜蒸餾組件、第一高精度低溫恒溫槽和冷凝管，所述熱側(cè)通過熱側(cè)輸入管道依次與第二蠕動泵、陰極液儲備罐連接，所述熱側(cè)置于恒溫水浴鍋中，所述熱側(cè)通過第一齒輪泵與膜蒸餾組件連接，所述膜蒸餾組件通過第二齒輪泵與冷側(cè)連接，所述冷側(cè)與冷凝管連接，所述冷凝管與第一高精度低溫恒溫槽連接，所述冷側(cè)底部設(shè)有電子天平，所述回流裝置包括熱側(cè)、第三齒輪泵、第一高精度低溫恒溫槽、冷凝管和陰極液儲備罐，所述熱側(cè)與冷凝管連接，所述冷凝管通過冷凝管依次與第三齒輪泵、陰極液儲備罐連接，所述冷凝管與第一高精度低溫恒溫槽連接。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是，所述陽極室和陰極室的有效容積均為125mL，且陽極室和陰極室之間由正滲透膜分隔、中間用專用鐵夾固定。