[發明專利]一種基于微生物降解耦合電化學法的氯代烴污染地下水處理裝置和修復方法

有效

• 申請號: 201910031458.6
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109502932B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 張芳;魏雨泉;李廣賀;袁英;耿竹凝;張旭
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F101/36;C02F103/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種基于微生物降解耦合電化學法的氯代烴污染地下水處理裝置，包括電化學模塊和反應器外殼，反應器外殼下部設有進水口，上部設有出水口，頂部設有排氣口，在反應器外殼中設置有微生物模塊，其特征在于，所述電化學模塊采用直流電源，其正負極分別通過導線連接陽極和陰極，所述陽極和陰極均位于反應器外殼中，且處于所述進水口上方，所述微生物模塊下方，所述出水口位于所述微生物模塊上方，所述微生物模塊由微生物和負載基質組成，所述負載基質為碳基材料，電極板上的電流密度為5-30mA/cm²，電化學模塊陰極主要發生氯代烴的還原脫氯反應，陽極主要發生氧化反應，氧化氯代烴及其脫氯產物，二者共同促進生物難降解氯代烴轉化為可降解有機物，同時陽極發生水的氧化反應產生氧氣，促進微生物生長代謝，所述微生物主要為好氧微生物或兼性厭氧微生物，利用電化學模塊陽極產生的氯代烴不完全氧化產物作為碳源，維持微生物自身生長和代謝活性，并將氯代烴污染物或電化學還原氧化產物進一步降解。

2.根據權利要求1所述基于微生物降解耦合電化學法的氯代烴污染地下水處理裝置，其特征在于，所述進水口通過設有流量計和水泵的污染地下水抽提管路連接氯代烴污染地下水儲蓄池，所述排氣口連接尾氣收集模塊，所述尾氣收集模塊內含多孔高比表面積介質材料中的任意一種或多種組合。

3.根據權利要求1所述基于微生物降解耦合電化學法的氯代烴污染地下水處理裝置，其特征在于，所述負載基質形狀為網狀、顆粒狀、棒狀、片狀或層狀，其表面進行改性以利于富集所需要種類的微生物，當所述負載基質為活性炭、生物炭且為顆粒狀時，微生物模塊兩側添加濾網，濾網材料為尼龍材料，網孔大小不大于顆粒性負載基質粒徑。

4.根據權利要求1所述基于微生物降解耦合電化學法的氯代烴污染地下水處理裝置，其特征在于，所述微生物經過氯代烴耐受性馴化，主要篩選于被氯代烴直接或間接污染的土壤、底泥和污水，篩選培養基為添加低分子量有機碳源的模擬地下水，所述的馴化過程與微生物負載過程分別進行或同時進行，通過檢測負載基質上微生物數量和培養液中氯代烴濃度變化判斷是否馴化負載成功。

5.根據權利要求1所述基于微生物降解耦合電化學法的氯代烴污染地下水處理裝置，其特征在于，所述微生物模塊包含一個或多個負載基質，形成單一或連續的微生物降解區。

6.根據權利要求1所述基于微生物降解耦合電化學法的氯代烴污染地下水處理裝置，其特征在于，所述直流電源采用恒流模式控制電極，所述陰極的材料為泡沫金屬，陽極為石墨電極或金屬氧化物惰性電極，陽極和陰極形狀均為多孔網狀，孔隙直徑為0.2～2cm，電極間距為0～2m且不包括0m。

7.采用權利要求1所述基于微生物降解耦合電化學法的氯代烴污染地下水處理裝置的處理方法，其特征在于，從進水口通入氯代烴污染地下水，接通直流電源，通過在陰極主要發生氯代烴的還原脫氯反應，在陽極主要發生氯代烴及其脫氯產物的氧化和水的氧化反應，電化學陰極和陽極共同促進生物難降解氯代烴轉化為可降解有機物。

8.根據權利要求7所述處理方法，其特征在于，控制氯代烴污染地下水的在處理裝置內部的流速為0～1cm/min且不包括0cm/min，控制電極板上的電流密度為5～30mA/cm²。

9.根據權利要求7所述處理方法，其特征在于，所述氯代烴污染地下水中氯代烴的濃度為50～600mg/L，所述的氯代烴為三氯乙烯、四氯乙烯或1,2-二氯乙烯。