[發明專利]同步回收鹽差能和污水中化學能的聯合脫鹽廢水處理系統

有效

• 申請號: 201910708840.6
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110316913B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 李俊;胡琳彬;劉瀟繁;何源;程燚;蒲星武;任永春;劉浪;張涵琪;駱開杰;朱恂;廖強
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;H01M8/16;C02F101/30;C02F103/32
• 代理公司: 重慶市諾興專利代理事務所(普通合伙) 50239
• 代理人: 盧玲

本發明公開了一種同步回收鹽差能和污水中化學能的聯合脫鹽廢水處理系統，由微生物反向電滲析池和電滲析池組成，其特征在于：所述微生物反向電滲析池用于回收高濃度鹽廢水與低濃度鹽淡水間的鹽差能以及高濃度鹽廢水中有機物的化學能，并產生電能；所述電滲析池用于利用微生物反向電滲析池產生的電能對高鹽廢水進行脫鹽；所述微生物反向電滲析池包括陽極腔室和陰極腔室，所述陽極腔室和陰極腔室由膜組進行分隔；在陽極腔室內設置有陽極碳刷，該陽極碳刷的表面附著產電微生物；在陰極腔室內設置有空氣陰極；所述膜組包括陰離子交換膜、陽離子交換膜、高濃度鹽廢水流道和低濃度鹽淡水流道；本發明還可廣泛應用在能源、化工、環保等領域。

技術領域

本發明涉及廢水處理領域，具體涉及同步回收鹽差能和污水化學能的聯合脫鹽廢水處理系統。

背景技術

近年來，榨菜產業迅猛發展，銷量劇增。但其在生產過程中會排放大量具有高鹽以及高濃度有機物的廢水。據統計，僅三峽庫區每年就約產生500萬噸的榨菜廢水，且其排放量呈現逐年增大的趨勢。若這些廢水未經處理流入三峽庫區，其過高的鹽度和有機物含量(化學需氧量，COD值3000～20000mg/L)極易對庫區的生態環境造成嚴重影響。

目前，大多數的榨菜生產廠從節約成本的角度考慮，直接利用淡水對廢水進行稀釋，后續再采用厭氧發酵法處理廢水中有機物。根據實地調研，榨菜腌制廢水中的鹽濃度高達200g/L，為了避免厭氧發酵微生物在高鹽環境脫水死亡，同時保證廢水能達到鹽度＜20g/L的國家排放標準，傳統的方法采用自來水直接稀釋榨菜廢水，造成了水資源的嚴重浪費。且厭氧發酵后的產物難以進行收集，使廢水中有機物蘊含的大量化學能被浪費。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提出了同步回收鹽差能和污水化學能的聯合脫鹽廢水處理系統。

本發明的技術方案是：一種同步回收鹽差能和污水中化學能的聯合脫鹽廢水處理系統，由微生物反向電滲析池和電滲析池組成，其特征在于：

所述微生物反向電滲析池用于回收高濃度鹽廢水與低濃度鹽淡水間的鹽差能以及高濃度鹽廢水中有機物的化學能，并產生電能。

所述電滲析池用于利用微生物反向電滲析池產生的電能對高鹽廢水進行脫鹽。

所述微生物反向電滲析池包括陽極腔室和陰極腔室，所述陽極腔室和陰極腔室由膜組進行分隔；在陽極腔室內設置有陽極碳刷，該陽極碳刷的表面附著產電微生物；在陰極腔室內設置有空氣陰極；所述膜組包括陰離子交換膜、陽離子交換膜、高濃度鹽廢水流道和低濃度鹽淡水流道。

所述電滲析池內設置有第二陽離子交換膜和第二陰離子交換膜，第二陰離子交換膜和第二陽離子交換膜將所述電滲析池分隔為陽極室、脫鹽腔室和陰極室；陰、陽極室內分別設置有陰極電極和陽極電極；陰極電極和陽極電極分別與微生物反向電滲析池1的陽極碳刷和空氣陰極連接，以接收微生物反向電滲析池產生的電能。

高濃度鹽廢水和低濃度鹽淡水泵入膜組，分別沿高濃度鹽廢水流道和低濃度鹽淡水流道流動，由于高濃度鹽廢水和低濃度鹽淡水中鹽的濃度不同，產生的鹽差能使高濃度鹽廢水和低濃度鹽淡水中的陽離子通過陽離子交換膜進入陰極腔室，陰離子通過陰離子交換膜進入陽極腔室，陽離子和陰離子的定向運動產生電能；模組回收鹽差能后排出的高濃度鹽廢水再進入所述電滲析池的脫鹽腔室，脫鹽腔室中高濃度鹽廢水中的Na+和Cl-分別通過第二陽離子交換膜和第二陰離子交換膜，分別向陰極室和陽極室遷移，實現脫鹽處理。

高濃度鹽廢水進行脫鹽處理后得到低鹽廢水再泵入微生物反向電滲析池的陽極腔室，為陽極碳刷上附著的產電微生物提供有機物的同時被降解處理，得到的低鹽低有機物的廢水被排出；并且模組中陽離子和陰離子的定向移動，其兩端產生的電勢差增強了離子的傳輸和電子在外電路的移動，充當了內電源的角色，以提高陽極碳刷降解有機物的速率和產電性能。