公布日：2023.04.14
申請日：2022.11.25
分類號：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發明提供了一種重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，此處理工藝效率高，菌膜使用周期長，不產生大量固廢，環境效益優，菌膜析出重金屬后可以循環使用。該生物電解深度處理工藝包括步驟：(1)將希瓦氏菌使用培養基在好氧條件下進行擴培；(2)將擴培后的菌種于厭氧條件下掛膜培養固定至第一石墨烯碳氈組合框架；(3)通入所述重金屬污染廢水將掛膜培養后的所述第一石墨烯碳氈組合框架進行馴化培養得含菌石墨烯碳氈組合框架；(4)將含菌石墨烯碳氈組合框架作為陽極置于厭氧池的出水端，再和置于所述厭氧池的進水端的陰極電導通后對所述重金屬污染廢水進行生物電解處理。
權利要求書
1.重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，包括步驟：(1)菌種擴培將希瓦氏菌使用培養基在好氧條件下進行擴培；(2)掛膜培養將擴培后的菌種于厭氧條件下掛膜培養固定至第一石墨烯碳氈組合框架；(3)馴化培養通入所述重金屬污染廢水將掛膜培養后的所述第一石墨烯碳氈組合框架進行馴化培養得含菌石墨烯碳氈組合框架；(4)生物電解處理將所述含菌石墨烯碳氈組合框架作為陽極置于厭氧池的出水端，再和置于所述厭氧池的進水端的陰極電導通后對所述重金屬污染廢水進行生物電解處理。
2.根據權利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述重金屬污染廢水為經混凝沉淀后的出水。
3.根據權利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述陰極為第二石墨烯碳氈組合框架，所述第二石墨烯碳氈組合框架由多個第二石墨烯碳氈板疊加而成，所述第二石墨烯碳氈板包括第二石墨烯碳氈和固定所述第二石墨烯碳氈的鋁合金框。
4.根據權利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述第一石墨烯碳氈組合框架由多個第一石墨烯碳氈板疊加而成，所述第一石墨烯碳氈板包括第一石墨烯碳氈和固定所述第一石墨烯碳氈的鋁合金框。
5.根據權利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述含菌石墨烯碳氈組合框架和所述陰極借由導線進行電導通。
6.根據權利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述培養基包括酵母粉3～8g/L、蛋白胨5～15g/L和NaCl5～15g/L。
7.根據權利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述掛膜培養采用的培養基包括醋酸鈉1～10g/L、乳酸鈉1～10g/L、富馬酸1～10g/L、檸檬酸鐵1～5g/L、磷酸氫二鉀100～300mg/L、磷酸二氫鉀100～300mg/L、酵母粉10～50mg/L、糖蜜10～50mg/L、硫酸鎂10～50mg/L、氯化鈣10～50mg/L和硫酸錳5～50mg/L。
8.根據權利要求1所述的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，其特征在于，所述含菌石墨烯碳氈組合框架和所述陰極占所述厭氧池體積的30～40％。
發明內容
基于上述問題，本發明的目的在于提供一種金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，此處理工藝效率高，菌膜使用周期長，不產生大量固廢，環境效益優，菌膜析出重金屬后可以循環使用。
為實現上述目的，本發明提供了重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝，包括步驟：
(1)菌種擴培
將希瓦氏菌使用培養基在好氧條件下進行擴培；
(2)掛膜培養
將擴培后的菌種于厭氧條件下掛膜培養固定至第一石墨烯碳氈組合框架；
(3)馴化培養
通入所述重金屬污染廢水將掛膜培養后的所述第一石墨烯碳氈組合框架進行馴化培養得含菌石墨烯碳氈組合框架；
(4)生物電解處理
將所述含菌石墨烯碳氈組合框架作為陽極置于厭氧池的出水端，再和置于所述厭氧池的進水端的陰極電導通后對所述重金屬污染廢水進行生物電解處理。
與現有技術相比，本發明的重金屬污染廢水生物電解深度處理工藝至少具有下述優點：
(1)利用希瓦氏菌代謝氧化COD產電的特性對廢水進行電解，可將廢水中的重金屬進行深度的降解。通過生物電將重金屬去除，可以防止進入生化系統后重金屬富集導致的毒害作用，保障生化系統的長期穩定運行，而且生物電的使用成本低，不會產生大量的危廢，在經濟效益和環境效益上都體現出良好的優勢。
(2)本發明使用石墨烯碳氈進行菌體掛膜，具有較強的導電能力，因此電子傳遞的電阻更小，對重金屬的電解還原能力更強。而且石墨碳氈為多孔結構，其疏松適度更有利于污水中重金屬與電子的接觸，反應效率較高。且石墨烯碳氈由于具有比表面積大的優勢，能夠與生化入水充分接觸，將陽極產生的生物電傳遞給生化入水中的重金屬離子，并將重金屬還原析出吸附在石墨烯碳氈表面。
(3)本發明將含菌石墨烯碳氈組合框架作為陽極置于厭氧池的出水端，可使金屬在進水端的陰極對重金屬進行還原，避免了希瓦氏菌種與高濃度重金屬的直接接觸，防止重金屬對菌種的毒害抑制，可延長菌種的使用時間。含菌石墨烯碳氈組合框架作為陽極置于厭氧池的出水端，重金屬主要在前端的陰極上還原析出，重金屬與含菌石墨烯碳氈組合框架不直接混合在一起，這樣析出的重金屬可以通過清洗去除后回收，清洗后的含菌石墨烯碳氈組合框架還可以重復利用，經濟上更優。
(4)石墨烯碳氈組合框架具有較高的結構強度，采用其進行掛膜培養，可便于安裝和取出。
作為一技術方案，所述重金屬污染廢水為經混凝沉淀后的出水。
作為一技術方案，所述陰極為第二石墨烯碳氈組合框架，所述第二石墨烯碳氈組合框架由多個第二石墨烯碳氈板疊加而成，所述第二石墨烯碳氈板包括第二石墨烯碳氈和固定所述第二石墨烯碳氈的鋁合金框。
作為一技術方案，所述第一石墨烯碳氈組合框架由多個第一石墨烯碳氈板疊加而成，所述第一石墨烯碳氈板包括第一石墨烯碳氈和固定所述第一石墨烯碳氈的鋁合金框。
作為一技術方案，所述含菌石墨烯碳氈組合框架和所述陰極借由導線進行電導通。
作為一技術方案，所述培養基包括酵母粉3～8g/L、蛋白胨5～15g/L和NaCl5～15g/L。
作為一技術方案，所述掛膜培養采用的培養基包括醋酸鈉1～10g/L、乳酸鈉1～10g/L、富馬酸1～10g/L、檸檬酸鐵1～5g/L、磷酸氫二鉀100～300mg/L、磷酸二氫鉀100～300mg/L、酵母粉10～50mg/L、糖蜜10～50mg/L、硫酸鎂10～50mg/L、氯化鈣10～50mg/L和硫酸錳5～50mg/L。
作為一技術方案，所述含菌石墨烯碳氈組合框架和所述陰極占所述厭氧池體積的30～40％。
（發明人：李志弘;張保安;楊秋嬋）
