[發明專利]一種降解焦化廢水的燃料電池系統

有效

• 申請號: 201910566312.1
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110304735B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 柳麗芬;李姝琪
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/00;C02F1/461;C02F1/30;C02F101/16
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一種降解焦化廢水的燃料電池體系，屬于環境保護中污水處理技術領域。搭建了二級微生物燃料電池的反應系統，其中一級微生物燃料電池和二級微生物燃料電池的結構相同。為了提高降解效果，在微生物燃料電池的陰極室放入合適大小的涂覆著光催化材料的不銹鋼網。為了進一步降解污染物，將二級微生物燃料電池的處理出水再經過光催化燃料電池的處理，在光電催化和過硫酸鹽的作用下，最終實現焦化廢水的有效降解。焦化廢水經過二級微生物燃料電池和光催化燃料電池的體系的處理，COD和氨氮濃度有明顯降低，該流程工藝實現了對成分復雜有毒有害的焦化廢水的有效降解。并且在對焦化廢水的有效降解過程中，體系能夠持續產電并產電情況穩定。

技術領域

本發明公開一種降解焦化廢水的體系，屬于環境保護中污水處理技術領域。主要涉及在耦合光催化的微生物燃料電池和光催化燃料電池的組合體系中對焦化廢水的高效降解，為處理焦化廢水提供一個新思路。

背景技術

隨著我國的焦炭行業迅速發展，煤炭產量的不斷增加，煤炭在高溫干餾、煤氣凈化和化工產品精制過程中會產生大量焦化廢水，其排放量大并且水質成分復雜。焦化廢水是一種十分典型的成分復雜、色度大、污染物濃度高的工業廢水，水質成分復雜，還有多種有機/無機污染物。焦化廢水中的大部分污染物質，都具有致癌、有毒、高度集中等危害，并可能會產生長期的環境生態影響。隨著國家新標準的發布，對傳統焦化廢水的處理工藝形成了極大的挑戰，利用常規的處理工藝已經不能滿足排放標準。所以開發一種簡單、廉價、高效的處理工藝迫在眉睫。

現階段，國內對于廢水的處理方法主要有物理法、化學法、生物法等。物理法主要有相分離、相轉移，比如蒸發過濾、吸附萃取等，這些處理方法并不會改變水中的物質屬性，并且存在處理成本較高，存在二次污染問題。化學法是一種常見的將高濃度轉化為低濃度，高毒性轉化為低毒性的廢水處理方法，但是通常運用在低濃度、難生物降解污染物的廢水處理中。生物法是在微生物的作用下，實現污染物的降解一種應用最為廣泛的廢水處理方法，但是仍然會存在因為焦化廢水不能達標而需要進一步深度處理的情況。

光催化技術是高級氧化法中的一種，利用光催化降解處理各類污染物廢水已有大量的研究。光催化技術的核心問題是尋找高效、穩定且寬光譜響應的光催化材料。微生物燃料電池是一種利用微生物的催化作用，將蘊藏在有機物中的化學能轉化外電能的生物電化學系統，是利用生物質能源的一種新形式。它融合了污水處理和生物產電兩種效能的新技術，它能夠在處理污水的同時將污水中有機物的化學能轉化為電能,它的研究代表了當今最前沿的廢棄物資源化利用的發展趨勢，有望成為有機廢棄物能源化處理的關鍵技術，展現了新能源開發與利用的廣闊前景，這一研究領域近年來備受關注。近年來，出現了一種新型的廢水處理技術——光催化燃料電池，這一概念最初源于微生物燃料電池，運用光電催化技術，將水中的污染物進行有效的降解礦化，最終分解為對環境低毒或者無毒的物質，從而實現降低污染物對環境的危害，并且還能達到資源回收的目的。

發明內容

本發明設計了一種先用光催化微生物燃料電池的二級處理技術降解廢水，然后將微生物燃料電池的二級出水再次進行光催化燃料電池處理的工藝流程。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種降解焦化廢水的燃料電池體系，該燃料電池體系包括一級微生物燃料電池、二級微生物燃料電池和光催化燃料電池；

一級微生物燃料電池劃分為上中下三層的上下結構；

第一層⑩為陽極室，填充著微生物，并且插入碳棒⑥作為導電電極，作為反應體系的陽極；并且在陽極室中埋入一根進水管，在蠕動泵①的作用下，實現連續進水；

第二層⑨為細沙顆粒，其與第一層和第三層之間均用紗布隔開；

第三層⑧為陰極室，陰極室中有一個由活性炭包裹著的碳棒⑦，作為反應體系的陰極，與陽極室的陽極之間用導線連接，串聯電阻②，形成回路；