[發(fā)明專利]一種功能模塊堆疊放大的生物電化學廢水處理裝置及其處理廢水的方法

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• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112499751A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 孔凡英;任宏宇;任南琪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本發(fā)明公開了一種功能模塊堆疊放大的生物電化學廢水處理裝置及其處理廢水的方法，屬于廢水生物處理技術領域。本發(fā)明通過小型生物電化學模塊堆疊構建生物電化學反應器，廢水依次流經(jīng)各級模塊，通過階段處理和梯度去除的方式，可實現(xiàn)生物催化和電化學催化對難降解廢水的預處理作用，實現(xiàn)污染物的毒性降低或毒性解除。采用環(huán)繞式電極排布的生物電化學模塊，具有結構緊湊、內(nèi)阻小的優(yōu)點，減小電極相對距離，有利于電子和質(zhì)子的傳遞，使電極充分被利用，進而強化污染物降解；采用模塊化堆疊，使得每個模塊為一個單元，可以形成污染物的梯級利用和毒性解除，更有利于微生物形成功能菌群，有效的發(fā)揮生物降解作用。

技術領域

本發(fā)明涉及一種功能模塊堆疊放大的生物電化學廢水處理裝置及其處理廢水的方法，屬于廢水生物處理技術領域。

背景技術

生物電化學技術作為一種新型的水處理技術，它可以結合生物和電化學技術的優(yōu)勢，成功實現(xiàn)廢水處理同步產(chǎn)能、產(chǎn)高附加值產(chǎn)物等功能，受到國內(nèi)外學者的廣泛關注。尤其是引入生物陰極和外加較小電壓的情況下，對去除一些難降解的污染物或將其轉化為易降解或低毒性的物質(zhì)上具有很大的潛力。

生物電化學技術在廢水處理方面取得了很好的效果，但在生物電化學反應裝置的開發(fā)應用及規(guī)模化放大方面還存在很大的局限性。放大化的方法主要是直接進行體積放大，但直接放大會增加反應器內(nèi)阻，且存在反應器越大效果越不佳的缺點，且不易調(diào)控。因此提供一種新型的生物電化學廢水處理放大裝置及其處理廢水的方法是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決生物電化學反應器的放大難、不易調(diào)控等問題，提供了功能模塊堆疊放大的生物電化學廢水處理裝置及其處理廢水的方法。

一種功能模塊堆疊放大的生物電化學廢水處理裝置，該裝置由下至上依次由布水器1和主體部分組成，主體部分由多個生物電化學模塊堆疊組成；多個生物電化學模塊之間通過法蘭相連，法蘭之間放置膠墊保證各模塊的密閉性；

所述的生物電化學模塊為環(huán)繞電極排布的套筒結構，包括內(nèi)筒和外筒，內(nèi)筒的內(nèi)部為陽極室，放置陽極材料；內(nèi)筒與外筒之間形成的腔室為陰極室，放置陰極材料；所述的陽極室和陰極室由陽離子交換膜分隔，陽離子交換膜位于內(nèi)筒外壁上，內(nèi)筒的筒壁上分布有孔；所述的陽極材料和陰極材料通過導線與電源和外電阻連成閉合回路；

所述的生物電化學模塊的外筒底部設有進水孔，外筒頂部設有出水孔，相鄰的生物電化學模塊的進水孔和出水孔通過導管連通。

進一步地，生物電化學模塊數(shù)量為3個，在實際操作時，堆疊模塊的數(shù)量可以根據(jù)處理水質(zhì)的難易程度進行調(diào)整。

進一步地，生物電化學模塊外筒設有取樣口2。

進一步地，生物電化學模塊的陰極材料為碳纖維、碳顆粒、石墨顆粒、碳氈、碳布、不銹鋼網(wǎng)或泡沫鎳及其改性材料。

進一步地，生物電化學模塊的陽極材料為碳纖維、碳顆粒、石墨顆粒、碳氈、碳布、不銹鋼網(wǎng)或泡沫鎳及其改性材料。

進一步地，生物電化學模塊的陰極室和陽極室位置可以調(diào)換。

進一步地，生物電化學模塊的陰極室和陽極室位置根據(jù)廢水的水質(zhì)氧化還原性能確定。

上述功能模塊堆疊放大的生物電化學廢水處理裝置的處理廢水的方法，該方法的具體步驟如下：

在外加電壓的條件下，將廢水通過布水器布水由下至上依次流經(jīng)多個生物電化學模塊，然后經(jīng)最上方生物電化學模塊的出水口流出。

進一步地，生物電化學模塊的電壓為0.3V-0.7V。

進一步地，生物電化學模塊的外電阻為20Ω。