專利名稱：一種厭氧電生物工藝降解氯代芳烴類污染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氯代芳烴類有機(jī)污染物降解處理方法，該方法主要是針對(duì)難降解的氯代芳烴類有機(jī)污染物而開發(fā)的一種電催化微生物降解礦化方法，涉及電催化與微生物耦合新工藝的技術(shù)方面，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，氯代芳烴類有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，針對(duì)含氯代芳烴類難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水日漸多樣化且生化處理難度加大的趨勢(shì)，用現(xiàn)有的化學(xué)和物理方法(如水熱氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法、催化加氫還原、零價(jià)鐵還原法)，由于其機(jī)理的不完善性、昂貴及能量利用效率低下或是環(huán)境不友好，一直未能得到很好的生產(chǎn)性應(yīng)用，大多還只是處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。厭氧降解是氯代芳烴類污染物在自然環(huán)境中緩慢自凈的主要途徑，強(qiáng)化厭氧處理氯代芳烴污染物的生物轉(zhuǎn)化與降解速率，開發(fā)在厭氧下以微生物降解為主的新方法具有重大的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。本發(fā)明在厭氧條件下將電催化和微生物降解相耦合，在同一反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)供氫、微生物的還原降解、電場(chǎng)對(duì)污染物電子云的誘導(dǎo)、陽極析氧以及菌種間的共代謝等協(xié)同降解作用，以達(dá)到氯代芳烴污染物的徹底礦化目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種厭氧下電生物降解氯代芳烴類有機(jī)污染物的新方法，它提供了一種在厭氧條件下以微生物降解為主，以電場(chǎng)催化供氫來提高微生物降解效率和降解速率的電生物耦合新方法。該方法具有運(yùn)行能耗低、結(jié)構(gòu)緊湊、處理效果高等的特點(diǎn)。為氯代芳烴類難降解有機(jī)物的高效降解提供了新的方法，并對(duì)含難降解有機(jī)物廢水的處理具有直接的指導(dǎo)作用和示范意義，對(duì)由氯代芳烴類污染物引起的環(huán)境污染的修復(fù)具有重要意義。本發(fā)明的特征在于微生物降解與電催化在同一反應(yīng)器中，反應(yīng)器內(nèi)僅設(shè)攪拌裝置，不曝氣。在反應(yīng)器中可設(shè)一組或多組電極，每組電極由一個(gè)陽極板和二個(gè)陰極板組成， 陽極板在兩個(gè)陰極板的中間，陰陽電極通過外電路與直流穩(wěn)壓電源連接。陰陽極板的間距為50 500mm、電壓為1. 5 7V。反應(yīng)器水力停留時(shí)間在5 20h。陰極板(催化電極) 采用具有儲(chǔ)存并可以緩慢釋放氫(電子)的鈀極板或表面鍍鈀的金屬及氧化物極板，陽極板采用石墨。在電催化作用下，陰極板供氫(電子)為微生物在厭氧下還原降解氯代芳烴提供電子，陽極板析出的氧在多菌種協(xié)同作用下好氧礦化氯代芳烴還原降解的中間產(chǎn)物而實(shí)現(xiàn)污染物的徹底降解。同時(shí)多菌種間協(xié)同作用有利用保持微生物在陰極的厭氧還原脫氯。本發(fā)明所提供的一種厭氧下電生物工藝降解氯代芳烴類污染物的方法，其核心是構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)與微生物新陳代謝的多相耦合過程，以實(shí)現(xiàn)氯代芳烴類有機(jī)污染物廢水的有效凈化。該工藝不產(chǎn)生二次污染，廢水經(jīng)該工藝處理后可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。


圖1 方形、長方形的電生物反應(yīng)器工藝流程示意圖。1.直流電源2.廢水池3進(jìn)水泵4.進(jìn)水管5.攪拌器6.陽極板7.陰極板(催化電極)8.污泥回流9.沉降區(qū)10.混合液溢流11.三角堰出水圖2.塔式電生物反應(yīng)器工藝流程示意圖。1.直流電源2.儲(chǔ)水池3.進(jìn)水泵4.進(jìn)水管5.陰極(催化電極)6.陰極 (催化電極)7.陽極8.攪拌器9.上部出水口
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:請(qǐng)參照?qǐng)D1，采用長方形的電生物反應(yīng)器，反應(yīng)器尺寸為長、寬、高分別為1.2m、 0. 4m,0. 3m，在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)攪拌器。催化電極板采用一個(gè)陽極板和二個(gè)陰極板構(gòu)成，極板間距為300mm，陰極板采用鈀電極，陽極板采用石墨電極，電場(chǎng)由直流電源供電，極板間電壓為 5V。進(jìn)水濃度為80 100mg/L的五氯酚有機(jī)廢水由反應(yīng)器底部進(jìn)入，廢水在反應(yīng)器內(nèi)停留 IOh,反應(yīng)器連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)出水。反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度保持在3000 6000mg/L，反應(yīng)器每月排泥一次。出水的五氯酚含量在5 8mg/L，去除率在95%左右。該工藝運(yùn)行穩(wěn)定、不曝氣、能耗低、無其他物質(zhì)混入，因而不會(huì)產(chǎn)生一次污染。采用本發(fā)明的一種厭氧下電生物工藝降解氯代芳烴污染物的方法，在處理效率方面比傳統(tǒng)的生物處理效率高30 50%，且處理效果穩(wěn)定。實(shí)施例2:采用圓形電生物反應(yīng)器處理化工廠氯代硝基苯有機(jī)廢水，反應(yīng)器直徑為2000mm， 高度為2500mm，在反應(yīng)器底部安裝攪拌裝置。電生物反應(yīng)器的水力停留時(shí)間為15h，處理能力為10m3/d，采用圓形網(wǎng)狀電極板，由一個(gè)陽極板和二個(gè)陰極板構(gòu)成催化電極，內(nèi)外層為陰極板，中間層為陽極板，電極間距均為400mm。直流電源提供3. 5V的直流電壓，廢水由反應(yīng)器下部進(jìn)入，上部出水。反應(yīng)器進(jìn)水氯代硝基苯含量為50 60mg/L，出水氯代硝基苯含量 5 7mg/L，為去除效率為90%。同時(shí)對(duì)比了單獨(dú)的生物法和單獨(dú)的催化電極法，在不同的水力停留時(shí)間下，各種工藝的處理效果如下表1。表 權(quán)利要求
1.一種厭氧電生物工藝降解氯代芳烴污染物的方法，其特征在于電催化和微生物降解在同一反應(yīng)器(簡稱電生物反應(yīng)器)中，在該電生物反應(yīng)器中，一個(gè)陽極板和兩個(gè)陰極板組成一個(gè)電催化單元，陽極板在兩個(gè)陰極板的中間，每個(gè)電生物反應(yīng)器中可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)電催化單元；陰極板為催化電極，采用具有儲(chǔ)存并可以緩慢釋放電子的鈀極板或表面鍍鈀的金屬及氧化物極板，陽極板采用石墨；在電生物工藝中設(shè)機(jī)械攪拌器，不曝氣，沉淀出水部分可與該裝置為一體化裝置或分裝；正負(fù)電極間的電壓為1. 5 7V，正負(fù)電極間的間距在50 500mm ；控制水力停留時(shí)間在5 20h。
2.按權(quán)利權(quán)利要求1所述的一種厭氧電生物工藝降解氯代芳烴污染物的方法，其特征在于一個(gè)陽極板和兩個(gè)陰極板組成一個(gè)電催化單元，陽極板在兩個(gè)陰極板的中間，電生物反應(yīng)器中可設(shè)一個(gè)或多個(gè)電催化單元。
3.按權(quán)利要求1所述的一種厭氧電生物工藝降解氯代芳烴污染物的方法，其特征在于正負(fù)極板間的電壓為1. 5 7V，正負(fù)極板間的距離為50 500mm。
4.按權(quán)利要求1所述的一種厭氧電生物工藝降解氯代芳烴污染物的方法，其特征在于電極板形狀可為平板型或圓筒型，極板構(gòu)造可為網(wǎng)狀或板狀。
5.按權(quán)利要求1所述的一種厭氧電生物工藝降解氯代芳烴污染物的方法，其特征在于負(fù)極板為鈀極板或表面鍍鈀的金屬及氧化物極板，正極板為石墨。
6.按權(quán)利要求1所述的一種厭氧電生物工藝降解氯代芳烴污染物的方法，其特征在于電生物反應(yīng)器不曝氣，僅進(jìn)行攪拌，控制水力停留時(shí)間在5 20h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種厭氧電生物工藝降解氯代芳烴類污染物的方法，反應(yīng)器中安裝一組或多組電極，每組電極由1個(gè)陽極和2個(gè)陰極組成，陽極板放于陰極板的中間。陰陽極板的間距為50-500mm、電壓為1.5-7V。陰極板采用具有儲(chǔ)存并可緩慢釋放氫的鈀極板或表面鍍鈀的金屬及氧化物極板，陽極板采用石墨。反應(yīng)器內(nèi)僅設(shè)攪拌裝置，不曝氣。該發(fā)明的核心是微生物降解與電催化在同一反應(yīng)器中，構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)與微生物新陳代謝的多相耦合過程，陰極板供氫(電子)為微生物厭氧還原降解氯代芳烴提供電子，陽極板析出的氧在多菌種協(xié)同作用下好氧礦化氯代芳烴中間產(chǎn)物而實(shí)現(xiàn)污染物的徹底降解。該發(fā)明為氯代芳烴類難降解有機(jī)物的高效降解提供了新的方法。
文檔編號(hào)C02F101/36GK102424471SQ20111031799
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者張宏偉, 張景麗, 曹占平, 王薇, 解立平 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)