本發(fā)明屬于污水處理，尤其涉及一種用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置。

背景技術：

1、污水處理廠的污水中的常規(guī)污染物，常規(guī)污染物為cod,氨氮，總磷。新型污染物(emerging?contaminants，ecs)不同于常規(guī)污染物，是指新近發(fā)現(xiàn)或被關注，對生態(tài)環(huán)境或人體健康存在風險，尚未納入管理或者現(xiàn)有管理措施不足以有效防控其風險的污染物。

2、傳統(tǒng)的污水處理工藝大部分以活性污泥法為基礎，通過外部能量的供給去除污染物，處理的同時也增加了新型污染物，如鄰苯二甲酸二甲酯。

3、目前的污水處理裝置只能處理常規(guī)污染物，無法處理新型污染物。新型污染物不同于常規(guī)污染物，其具有一定的持久性和積累性，在水環(huán)境中具有化學穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的污水處理技術難以對其徹底降解。

4、在降解新型污染物的技術中，電芬頓技術因其反應迅速、操作簡便、降解徹底等優(yōu)點得到廣泛關注，但其具有電能消耗大、成本高缺點。

5、因此，需要提供用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置及方法。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置及方法，能夠同時處理常規(guī)污染物和新型污染物，以降低電能消耗，同時降低生產(chǎn)成本。

2、為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

3、一種用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，包括陽極室、陰極室和陽離子交換膜；

4、所述陽極室連通外部的第一蠕動泵，所述第一蠕動泵將污水輸送至陽極室；

5、所述陽極室內(nèi)含有產(chǎn)電細菌的產(chǎn)電細菌液；

6、所述陽極室內(nèi)插入陽極碳棒，并填充陽極石墨碳氈，所述陽極碳棒連接外部電路的一端；

7、所述陰極室內(nèi)插入陰極碳棒，所述陰極碳棒上設置有陰極石墨碳氈，所述陰極碳棒連接外部電路的一端，所述陽極碳棒和陰極碳棒通過電阻連接；

8、所述陽離子交換膜設置于所述陽極室和陰極室之間，陽離子交換膜為質(zhì)子交換膜；

9、所述陽極室的出水口通過管道連通所述陰極室的進水口，所述管道上安裝有第二蠕動泵；

10、所述陽極室內(nèi)在陽極溶液中利用產(chǎn)電細菌分解污水中的常規(guī)污染物，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生電子和質(zhì)子；

11、電子通過外部電路到達陰極，質(zhì)子通過陽離子交換膜傳遞至陰極室；

12、所述陰極室內(nèi)曝氣，陰極室內(nèi)溶解的氧氣與電子、質(zhì)子結合生成h2o2，然后與fe2+發(fā)生芬頓反應產(chǎn)生強氧化性羥基自由基·oh，羥基自由基·oh礦化陰極溶液中的新型污染物。

13、作為優(yōu)選地，所述產(chǎn)電細菌在陽極室的化學反應式為：cod+6h2o→6co2+24h++24e-(1)；

14、所述新型污染物在陰極室內(nèi)被分解為中間產(chǎn)物，進一步分解為小分子的無機物；

15、fe2+同時被氧化成fe3+，所述陰極室內(nèi)化學反應式：o2+2h++2e-→h2o22)；

16、h2o2+fe2+→fe3++·oh+oh-??(1-2)

17、新污染物+·oh→中間產(chǎn)物?(1-3)

18、中間產(chǎn)物+·oh→co2+h2o+小分子無機物(1-4)。

19、作為優(yōu)選地，所述陰極石墨碳氈負載催化材料。

20、作為優(yōu)選地，所述陰極石墨碳氈用鈦絲固定在所述陰極碳棒上。

21、作為優(yōu)選地，所述陽極室內(nèi)填充的陽極石墨碳氈為陽極室的體積的2/3。

22、作為優(yōu)選地，所述陽極石墨碳氈在填充于所述陽極室內(nèi)之前，需用1mol/l的naoh和1mol/l得hcl分別煮沸20min，用超純水沖洗至中性，并浸泡到超純水中備用。

23、作為優(yōu)選地，所述陰極石墨碳氈在填充于所述陰極室內(nèi)之前，需用丙酮浸泡24h，取出后用超純水清洗數(shù)次，用馬沸爐在450℃下燒制30min。

24、作為優(yōu)選地，所述陽離子交換膜需用30％h2o2和0.5mol/l，h2so4分別煮沸1h，再用超純水沖洗至中性。

25、作為優(yōu)選地，所述陽極碳棒和所述陰極碳棒的直徑范圍為5cm-10cm。

26、作為優(yōu)選地，所述陽極碳棒和所述陰極碳棒的長度范圍為10cm-25cm。

27、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

28、本發(fā)明中的用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置的操作過程簡單，反應易得。因為在陽極室內(nèi)加入產(chǎn)電細菌，產(chǎn)電細菌產(chǎn)生電路，氧化性更強，反應更徹底，處理效果更好。

29、陽極室內(nèi)的產(chǎn)電細菌利用污水中的有機污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)，降解有機污染物(常規(guī)污染物)的同時產(chǎn)電，得到電流，用于陰極的電芬頓技術，產(chǎn)生羥基自由基·oh，從而礦化難降解污染物，即新型污染物。

30、電芬頓技術能長時間持續(xù)有效地對廢水中的有機物進行降解，溶液中的fe2+和h2o2以一定的速率持續(xù)的產(chǎn)生，新型污染物的降解更加完全；

31、fe2+可在陰極再生并循環(huán)使用，不會產(chǎn)生由fe(oh)3污泥形成的污染，減少了鐵泥的產(chǎn)量，幾乎不存在二次污染情況，后續(xù)處理簡單。

32、因此，本發(fā)明利用陽極室內(nèi)產(chǎn)電細菌降解污水中的常規(guī)污染物并產(chǎn)電，用于陰極電芬頓技術礦化污水中的新型污染物，能夠?qū)崿F(xiàn)對污水中的常規(guī)污染物和新型污染物的降解，降低污染物進入環(huán)境帶來的風險，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

技術特征：

1.一種用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，其特征在于，包括陽極室(1)、陰極室(2)和陽離子交換膜(3)；

2.根據(jù)權利要求1所述的用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，其特征在于，所述產(chǎn)電細菌(6)在陽極室(1)的化學反應式為：cod+6h2o→6co2+24h++24e-1)；

3.根據(jù)權利要求2所述的用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，其特征在于，所述陰極石墨碳氈(5)負載催化材料。

4.根據(jù)權利要求3所述的用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，其特征在于，所述陰極石墨碳氈(5)用鈦絲固定在所述陰極碳棒(10)上。

5.根據(jù)權利要求4所述的用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，其特征在于，所述陽極室(1)內(nèi)填充的陽極石墨碳氈(4)為陽極室(1)的體積的2/3。

6.根據(jù)權利要求5所述的用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，其特征在于，所述陽極石墨碳氈(4)在填充于所述陽極室(1)內(nèi)之前，需用1mol/l的naoh和1mol/l得hcl分別煮沸20min，用超純水沖洗至中性，并浸泡到超純水中備用。

7.根據(jù)權利要求6所述的用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，其特征在于，所述陰極石墨碳氈(5)在填充于所述陰極室(2)內(nèi)之前，需用丙酮浸泡24h，取出后用超純水清洗數(shù)次，用馬沸爐在450℃下燒制30min。

8.根據(jù)權利要求7所述的用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，其特征在于，所述陽離子交換膜(3)需用30％h2o2和0.5mol/l，h2so4分別煮沸1h，再用超純水沖洗至中性。

9.根據(jù)權利要求8所述的用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，其特征在于，所述陽極碳棒(12)和所述陰極碳棒(10)的直徑范圍為5cm-10cm。

10.根據(jù)權利要求9所述的用于處理污水污染物的微生物-電芬頓裝置，其特征在于，所述陽極碳棒(12)和所述陰極碳棒(10)的長度范圍為10cm-25cm。

技術總結
本發(fā)明提供了一種用于處理污水污染物的微生物?電芬頓裝置，包括陽極室、陰極室和陽離子交換膜，陽極室內(nèi)含有產(chǎn)電細菌的產(chǎn)電細菌液；陽極室內(nèi)插入陽極碳棒，并填充陽極石墨碳氈；陰極室內(nèi)插入陰極碳棒，陰極碳棒上設置有陰極石墨碳氈；陽離子交換膜設置于陽極室和陰極室之間，陽離子交換膜為質(zhì)子交換膜；陽極室內(nèi)在陽極溶液中利用產(chǎn)電細菌分解污水中的常規(guī)污染物，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生電子和質(zhì)子；電子通過外部電路到達陰極，質(zhì)子通過陽離子交換膜傳遞至陰極室；陰極室內(nèi)曝氣，陰極室內(nèi)溶解的氧氣與電子、質(zhì)子結合生成H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;，然后與Fe<subgt;2+</subgt;發(fā)生芬頓反應產(chǎn)生羥基自由基，羥基自由基礦化陰極溶液中的新型污染物。

技術研發(fā)人員：楊紅艷,胡霞,劉時睿,肖敏雯
受保護的技術使用者：貴州大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19