本發(fā)明涉及污泥和電鍍廢水的處理裝置和方法，屬于生物電化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)電鍍工業(yè)園區(qū)污泥的資源化和穩(wěn)定化，同時(shí)將電鍍廢水中的重金屬離子還原并同步產(chǎn)電的方法。
背景技術(shù)：
：我國(guó)電鍍業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)缺乏合理布局，行業(yè)內(nèi)企業(yè)市場(chǎng)和技術(shù)管理工作薄弱，生產(chǎn)技術(shù)落后，信息封閉，行業(yè)整體水平不高，且企業(yè)整體構(gòu)成不合理，行業(yè)內(nèi)部發(fā)展水平參差不齊，企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模小，點(diǎn)多面廣，經(jīng)營(yíng)分散，污染物產(chǎn)生量大。電鍍工業(yè)園區(qū)的電鍍廠在運(yùn)行過(guò)程中，鍍液過(guò)濾、鍍件清洗以及廠區(qū)清潔等使含重金屬離子的電鍍廢水進(jìn)入排水管道。這些廢水來(lái)源于電鍍前處理、鍍層漂洗、后處理、沖刷車間地面、鍍槽滲漏或操作管理不當(dāng)造成的跑、冒、滴、漏的各種槽液和用水等，所含主要重金屬有鉻、鎘、鉛、銅、鎳、鋅。若排放于環(huán)境，重金屬離子會(huì)通過(guò)飲用水及食物鏈的富集作用，對(duì)人類產(chǎn)生更廣泛和更嚴(yán)重的危害。根據(jù)電鍍的類型對(duì)廢水進(jìn)行分類，一般可以分為含鉻廢水、含鎳廢水、含銅廢水、含鋅廢水、含鎘廢水等。電鍍廠廢水中所含的重金屬種類要看加工的物品和數(shù)量，通常電鍍廢水均以鉻為主。電鍍工業(yè)園區(qū)重金屬?gòu)U水處理最常用的方法有化學(xué)還原法、電解法和膜法。其中化學(xué)還原法投加的化學(xué)藥劑量巨大，造成持續(xù)投資金額大，且外加試劑產(chǎn)生的二次污染。電解法是通電耗電量高，該方法不夠經(jīng)濟(jì)有效。膜法能量消耗多，且易出現(xiàn)膜污染等問題。構(gòu)建雙室微生物燃料電池可以加速污泥中有機(jī)物的降解，同時(shí)實(shí)現(xiàn)陰極重金屬離子的還原，目前利用微生物燃料電池處理電鍍廢水成為研究的熱點(diǎn)。公開號(hào)為cn104386826a的中國(guó)專利公開了一種基于微生物燃料電池的含鉻廢水的處理和監(jiān)測(cè)方法。該反應(yīng)器在陽(yáng)極中以厭氧污泥和乙酸鈉溶液為基質(zhì)，陰極加入陰極液?jiǎn)?dòng)。電壓穩(wěn)定后陽(yáng)極換用無(wú)氧的陽(yáng)極液，陰極用含鉻電鍍廢水。此方法周期長(zhǎng)，且正式運(yùn)行時(shí)陽(yáng)極陰極同時(shí)換基質(zhì)，擾動(dòng)大，運(yùn)行穩(wěn)定性差；而且，該方法在運(yùn)行時(shí)會(huì)受到鉻濃度下降的影響，陽(yáng)極產(chǎn)電菌電子積累、活性下降，恢復(fù)活性耗時(shí)長(zhǎng)?！端幚砑夹g(shù)》2013年第39卷第11期公開的《微生物燃料電池凈化含cu2+廢水資源化處理研究》一文提出了雙室mfc模型用于還原廢水中的cu2+。但同樣存在運(yùn)行穩(wěn)定性差，以及重金屬離子濃度下降后對(duì)陽(yáng)極產(chǎn)電菌影響大，導(dǎo)致重金屬離子還原速率下降的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的電鍍廢水的雙室燃料電池還原技術(shù)的降解速率慢、運(yùn)行穩(wěn)定性和連續(xù)性差的技術(shù)問題，而提供一種用于電鍍工業(yè)園區(qū)同時(shí)處理園區(qū)污泥和電鍍廢水的裝置和方法，該裝置和方法具備降解速率快，運(yùn)行穩(wěn)定和連續(xù)的特征。本發(fā)明的用于電鍍工業(yè)園區(qū)同時(shí)處理園區(qū)污泥和電鍍廢水的裝置，包括生物陰極室1、陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3、外部貯電器或用電器4和質(zhì)子交換膜5；其中陽(yáng)極室2位于生物陰極室1和化學(xué)陰極室3之間，生物陰極室1與陽(yáng)極室2之間及陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3之間均用質(zhì)子交換膜5分隔；生物陰極室1內(nèi)設(shè)有第一石墨刷電極1-1、曝氣裝置1-2，在生物陰極室1內(nèi)填加碳粒1-3，在生物陰極室1的側(cè)壁底部設(shè)置第一出水孔1-4，在生物陰極室1的頂部設(shè)置有第一氣孔1-5；第一石墨刷電極1-1與碳粒1-3上附著曝氣生物催化活性菌；在陽(yáng)極室2內(nèi)設(shè)有第二石墨刷電極2-1、參比電極2-2，在陽(yáng)極室2的側(cè)壁底部設(shè)置第二出水孔2-3，在陽(yáng)極室2的頂部設(shè)置有第二氣孔2-4；第二石墨刷電極2-1上附著電化學(xué)活性菌；在化學(xué)陰極室3內(nèi)設(shè)有第三石墨刷電極3-1，第三石墨刷電極3-1上無(wú)細(xì)菌附著；在化學(xué)陰極室3的側(cè)壁底部設(shè)置第三出水孔3-2，在化學(xué)陰極室3的頂部設(shè)置有第三氣孔3-3；生物陰極室1中的第一石墨刷電極1-1與化學(xué)陰極室3中的第三石墨刷電極3-1用導(dǎo)線連接后經(jīng)外部貯電器或用電器4與陽(yáng)極室2中的第二石墨刷電極2-1連接成閉合回路。利用上述的裝置同時(shí)處理電鍍工業(yè)園區(qū)污泥和電鍍廢水的方法，按以下步驟進(jìn)行：一、將營(yíng)養(yǎng)液作為生物陰極電解液加入到生物陰極室1內(nèi)，將電鍍工業(yè)園區(qū)污水處理廠的污泥作為陽(yáng)極底物加入到陽(yáng)極室2內(nèi)后密封第二氣孔2-4，將電鍍廢水作為化學(xué)陰極電解液加入到化學(xué)陰極室3內(nèi)；二、保持生物陰極室1、陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3的溫度為20～40℃，開啟生物陰極室1內(nèi)的曝氣裝置1-2，進(jìn)行處理，每2～5天換一半營(yíng)養(yǎng)液和電鍍廢水，每5～10天換一次污泥，完成電鍍工業(yè)園區(qū)污泥和電鍍廢水的處理。本發(fā)明的用于電鍍工業(yè)園區(qū)同時(shí)處理園區(qū)污泥和電鍍廢水的裝置中陽(yáng)極室與兩個(gè)陰極室間通過(guò)質(zhì)子交換膜隔開，此結(jié)構(gòu)有利于陽(yáng)極室內(nèi)的質(zhì)子快速傳導(dǎo)到兩側(cè)陰極室；陽(yáng)極室密閉厭氧，其內(nèi)含有多種類有機(jī)物的厭氧污泥在厭氧條件下經(jīng)水解酸化過(guò)程形成簡(jiǎn)單可溶性有機(jī)物，簡(jiǎn)單有機(jī)物被附著于第二石墨刷電極2-1上的電化學(xué)活性菌利用，在代謝過(guò)程中產(chǎn)生電子經(jīng)電極傳導(dǎo)至化學(xué)陰極室內(nèi)的第三石墨刷電極3-1和生物陰極室內(nèi)的第一石墨刷電極1-1；電子在電化學(xué)極室內(nèi)被化學(xué)陰極液3-2利用參加化學(xué)反應(yīng)，與質(zhì)子和金屬離子發(fā)生還原反應(yīng)；電子在生物陰極室內(nèi)被曝氣生物催化活性菌利用與h+和氧氣反應(yīng)生成水。生物陰極室1和化學(xué)陰極室3的石墨刷電極相連，通過(guò)貯電器或用電器4與陽(yáng)極石墨刷連接，從而將產(chǎn)生的電能加以利用；與陽(yáng)極相連的化學(xué)陰極具有還原電鍍廢水中金屬離子的作用，而與陽(yáng)極相連的生物陰極具有穩(wěn)定陽(yáng)極電化學(xué)活性菌，提高反應(yīng)速率的作用。本發(fā)明提供了一種用于電鍍工業(yè)園區(qū)同時(shí)處理園區(qū)污泥和電鍍廢水的方法。采用園區(qū)內(nèi)污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥作為陽(yáng)極底物，電鍍廢水作為化學(xué)陰極電解液，營(yíng)養(yǎng)液作為生物陰極電解液，構(gòu)建新型生物電化學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)污泥和電鍍廢水處理并產(chǎn)生電能，保證電池較大程度的電能輸出和電鍍廢水的高效處理以及電池的產(chǎn)電穩(wěn)定性，電能可應(yīng)用于另一裝置的曝氣生物陰極。本發(fā)明對(duì)鉻、鎳、銅、鋅、鎘等離子有還原去除效果。本發(fā)明優(yōu)勢(shì)在于：①在反應(yīng)器的啟動(dòng)階段，由于曝氣生物催化活性菌活性強(qiáng)，代謝迅速，且兩側(cè)均采用曝氣生物陰極啟動(dòng)，微生物對(duì)h+和電子的大量需求加大了對(duì)陽(yáng)極污泥內(nèi)電化學(xué)活性菌的刺激，使其世代繁殖速度加快，有利于陽(yáng)極電化學(xué)活性菌活性增強(qiáng)、數(shù)量增多，擴(kuò)大其種間優(yōu)勢(shì)，加速啟動(dòng)進(jìn)程。②好氧生物陰極室較厭氧陽(yáng)極室有更強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，使得整個(gè)反應(yīng)器的抗干擾能力提升。③在反應(yīng)器運(yùn)行階段，化學(xué)陰極室內(nèi)重金屬離子濃度逐漸降低，對(duì)電子需求量減少，陽(yáng)極室內(nèi)產(chǎn)生的電子和質(zhì)子開始積累抑制電化學(xué)活性菌的活性，而生物陰極的存在使陽(yáng)極的電子輸送保持穩(wěn)定，不至于受化學(xué)陰極反應(yīng)減緩、電子需求減少的影響。此條件下陽(yáng)極電化學(xué)活性菌保持活性穩(wěn)定，繼續(xù)輸出電子和h+。足量的電子和h+同時(shí)又會(huì)促進(jìn)低金屬離子濃度條件下的化學(xué)陰極室內(nèi)金屬離子還原速度提升。因此，由于曝氣生物陰極的存在，反應(yīng)系統(tǒng)的金屬離子還原過(guò)程保持穩(wěn)定。④在確保足夠大的接觸面積和一定的水力停留時(shí)間后，反應(yīng)器完全可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)流，在最佳運(yùn)行狀態(tài)最佳還原速率的條件下連續(xù)處理含重金屬離子的電鍍廢水。⑤重金屬電鍍廢水不論條件(好氧、厭氧)不論濃度(中濃度、高濃度或超高濃度)不論純度(是否有其他金屬離子干擾)均可以進(jìn)行降解，且不同于普通生物處理，高濃度重金屬離子不會(huì)降低反應(yīng)器降解效果，反而會(huì)一定程度上加快降解速率。⑥本發(fā)明可將cr6+還原為cr3+，cu2+還原為cu2o，ni2+還原為ni，zn2+還原為zn，cd2+還原為cd。但由于ni、zn和cd的氧化還原電位為負(fù)值(ni2+/ni0，she為-0.230v；zn2+/zn0，she為-0.763v；cd2+/cd0，she為-0.403v)，還原效果較cr和cu略差。⑦按照本發(fā)明的方法高效還原電鍍廢水中的重金屬使重金屬回收更容易；較之于電鍍工業(yè)園區(qū)電鍍廢水傳統(tǒng)處理方法也會(huì)減少生物處理階段之前的預(yù)處理過(guò)程產(chǎn)生的污泥量，從而降低危廢處置費(fèi)用。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明的用于電鍍工業(yè)園區(qū)同時(shí)處理園區(qū)污泥和電鍍廢水的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中1為生物陰極室、1-1為第一石墨刷電極、1-2為曝氣裝置，1-3為碳粒，1-4為第一出水孔，1-5為第一出氣孔；2為陽(yáng)極室、2-1為第二石墨刷電極、2-2為參比電極；2-3為第二出水孔，2-4為第二出氣孔；3為化學(xué)陰極室、3-1為第三石墨刷電極；3-2為第三出水孔，3-3為第三出氣孔；4為貯電器或用電器，5為質(zhì)子交換膜。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的用于電鍍工業(yè)園區(qū)同時(shí)處理園區(qū)污泥和電鍍廢水的裝置，包括生物陰極室1、陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3、外部貯電器或用電器4和質(zhì)子交換膜5；其中陽(yáng)極室2位于生物陰極室1和化學(xué)陰極室3之間，生物陰極室1與陽(yáng)極室2之間及陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3之間均用質(zhì)子交換膜5分隔；生物陰極室1內(nèi)設(shè)有第一石墨刷電極1-1、曝氣裝置1-2，在生物陰極室1內(nèi)填加碳粒1-3，在生物陰極室1的側(cè)壁底部設(shè)置第一出水孔1-4，在生物陰極室1的頂部設(shè)置有第一氣孔1-5；第一石墨刷電極1-1與碳粒1-3上附著曝氣生物催化活性菌；在陽(yáng)極室2內(nèi)設(shè)有第二石墨刷電極2-1、參比電極2-2，在陽(yáng)極室2的側(cè)壁底部設(shè)置第二出水孔2-3，在陽(yáng)極室2的頂部設(shè)置有第二氣孔2-4；第二石墨刷電極2-1上附著電化學(xué)活性菌；在化學(xué)陰極室3內(nèi)設(shè)有第三石墨刷電極3-1，第三石墨刷電極3-1上曝氣生物催化活性菌；在化學(xué)陰極室3的側(cè)壁底部設(shè)置第三出水孔3-2，在化學(xué)陰極室3的頂部設(shè)置有第三氣孔3-3；生物陰極室1中的第一石墨刷電極1-1與化學(xué)陰極室3中的第三石墨刷電極3-1用導(dǎo)線連接后經(jīng)外部貯電器或用電器4與陽(yáng)極室2中的第二石墨刷電極2-1連接成閉合回路。具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：生物陰極室1為長(zhǎng)方體或圓柱體；化學(xué)陰極室3為長(zhǎng)方體或圓柱體；其它與具體實(shí)施方式一相同。長(zhǎng)方體極室結(jié)構(gòu)規(guī)整，制備簡(jiǎn)單，便于按批次成組整齊排布；圓柱體極室的優(yōu)點(diǎn)在于能減少極室的角落產(chǎn)生的死區(qū)范圍，使極室內(nèi)液體濃度均勻。具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是在生物陰極室1、陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3的底部設(shè)置有磁力攪拌器或在室內(nèi)加攪拌器；其它與具體實(shí)施方式一或二相同。通過(guò)攪拌器來(lái)加強(qiáng)各室內(nèi)部液體混合，減輕局部物質(zhì)積累導(dǎo)致的微生物活性抑制。具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是在生物陰極室1、陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3的外部設(shè)置保溫裝置，其中保溫裝置為水浴或保溫棉；其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同?？筛鶕?jù)系統(tǒng)的溫度控制需要(主要依據(jù)曝氣生物催化活性菌及電化學(xué)活性菌生長(zhǎng)最適宜溫度調(diào)整)，利用保溫層的保溫效果，便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制，使微生物處于最適宜溫條件下。具體實(shí)施方式五：利用具體實(shí)施方式一所述的裝置同時(shí)處理電鍍工業(yè)園區(qū)污泥和電鍍廢水的方法，按以下步驟進(jìn)行：一、將營(yíng)養(yǎng)液作為生物陰極電解液加入到生物陰極室1內(nèi)，將電鍍工業(yè)園區(qū)污水處理廠的污泥作為陽(yáng)極底物加入到陽(yáng)極室2內(nèi)，將電鍍廢水作為化學(xué)陰極電解液加入到化學(xué)陰極室3內(nèi)；二、保持生物陰極室1、陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3的溫度為20～40℃，開啟生物陰極室1內(nèi)的曝氣裝置1-2，進(jìn)行處理，每2～5天換一半營(yíng)養(yǎng)液和電鍍廢水，每5～10天換一次剩余污泥，完成電鍍工業(yè)園區(qū)污泥和電鍍廢水的處理。具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式五不同的是電鍍工業(yè)園區(qū)污水處理廠的污泥是生活污泥、工業(yè)污泥或者是生活污泥與工業(yè)污泥混合物。其它與具體實(shí)施方式五相同。具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式五或六不同的是：營(yíng)養(yǎng)液的組成如下表1所示，微量元素的組成如表2所示；其它與具體實(shí)施方式五或六相同。表1營(yíng)養(yǎng)液的組成表2微量元素溶液的組成與配比氨三乙酸mgso4mnso4·h2onaclcuso4·5h2okal(so4)21.0-3.0g/l1.0-3.0g/l0.2-0.8g/l1.0-3.0g/l0.01-0.02g/l0.01-0.05g/lh3bo3feso4·7h2ocacl2·2h2ococl2·6h2oznso4·7h2ona2moo40.01-0.02g/l0.1-0.2g/l0.1-0.2g/l0.1-0.2g/l0.1-0.2g/l0.01-0.02g/l具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式五至七之一不同的是含cr6+電鍍廢水預(yù)處理方法如下：向cr6+濃度為50mg/l～300mg/l的電鍍廢水加入硫酸調(diào)節(jié)ph值為1～2，再加入足量雙氧水后攪拌均勻，從而氧化破除絡(luò)合劑，完成預(yù)處理。其它與具體實(shí)施方式五至七之一相同。因電鍍過(guò)程中加入的大量絡(luò)合劑會(huì)結(jié)合金屬離子，降低電鍍廢水中金屬離子濃度，所以電鍍廢水處理前需將各種金屬離子置換出來(lái)。本實(shí)施方式利用酸性條件下cr6+的強(qiáng)氧化性和雙氧水的氧化性破除絡(luò)合，將各種金屬離子置換出來(lái)便于參與反應(yīng)。用以下試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：試驗(yàn)1：本試驗(yàn)的用于電鍍工業(yè)園區(qū)同時(shí)處理園區(qū)污泥和電鍍廢水的方法，按以下步驟進(jìn)行：一、準(zhǔn)備工作：取電鍍工業(yè)園區(qū)污水處理廠產(chǎn)生的厭氧污泥2l密封，于4～15℃溫度下保存3天用以馴化；石墨刷電極材料為導(dǎo)電碳纖維，使用前先用水沖洗，然后分別用1mol/l的hcl和1mol/lnaoh溶液各浸泡2h以去除電極材料表面的雜質(zhì)，最后用去離子水浸泡5h，備用；質(zhì)子交換膜在使用前先用30％的h2o2煮30min，然后分別用1mol/l的hcl和1mol/lnaoh溶液各浸泡2h，以去除膜表面污染物及雜質(zhì)，最后用去離子水浸泡5h，備用；電鍍廢水中cr6+濃度為100mg/l，電鍍廢水加硫酸調(diào)節(jié)ph為2，再加入足量雙氧水后攪拌均勻，從而氧化破除絡(luò)合劑，完成預(yù)處理；二、搭建處理裝置：該處理裝置由生物陰極室1、陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3、外部貯電器或用電器4和質(zhì)子交換膜5組成；其中陽(yáng)極室2位于生物陰極室1和化學(xué)陰極室3之間，生物陰極室1與陽(yáng)極室2之間及陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3之間均用質(zhì)子交換膜5分隔；三個(gè)室均是由有機(jī)玻璃圍繞而成的等體積的方形空間，生物陰極室1內(nèi)設(shè)有第一石墨刷電極1-1、曝氣裝置1-2，在生物陰極室1內(nèi)填加碳粒1-3，在生物陰極室1的側(cè)壁底部設(shè)置第一出水孔1-4，在生物陰極室1的頂部設(shè)置有第一氣孔1-5；在陽(yáng)極室2內(nèi)設(shè)有第二石墨刷電極2-1、參比電極2-2，在陽(yáng)極室2的側(cè)壁底部設(shè)置第二出水孔2-3，在陽(yáng)極室2的頂部設(shè)置有第二氣孔2-4；在化學(xué)陰極室3內(nèi)設(shè)有第三石墨刷電極3-1，在化學(xué)陰極室3的側(cè)壁底部設(shè)置第三出水孔3-2，在化學(xué)陰極室3的頂部設(shè)置有第三氣孔3-3；生物陰極室1中的第一石墨刷電極1-1與化學(xué)陰極室3中的第三石墨刷電極3-1用導(dǎo)線連接后經(jīng)外部貯電器或用電器4與陽(yáng)極室2中的第二石墨刷電極2-1連接成閉合回路；這樣的并聯(lián)電極設(shè)置，有利于提高極室間電子傳遞效率，減輕化學(xué)陰極和生物陰極直接的相互干擾；參比電極同反應(yīng)器的陽(yáng)極和陰極共同連接至電壓采集器中，用來(lái)監(jiān)視電化學(xué)產(chǎn)能情況；三、啟動(dòng)：(1)將馴化好的厭氧污泥加入步驟二所述的處理裝置的陽(yáng)極室2內(nèi)，密封；生物陰極室1和化學(xué)陰極室3內(nèi)均加入生物陰極電解液(即營(yíng)養(yǎng)液)和少量花園土作為接種土；而后連接電勢(shì)采集器，打開曝氣泵，開始培養(yǎng)；其中生物陰極電解液的組成如下表3所示，微量元素的組成如表4所示；表3生物陰極電解液的組成：nh4clk2hpo4mgso4kclkh2po4fe2(so4)3酵母粉微量元素1.0g/l1.2g/l0.5g/l0.5g/l0.14g/l0.01g/l0.02g/l10ml/l表4微量元素溶液配比：氨三乙酸mgso4mnso4·h2onaclcuso4·5h2okal(so4)21.7g/l1.6g/l0.37g/l1.5g/l0.01g/l0.02g/lh3bo3feso4·7h2ocacl2·2h2ococl2·6h2oznso4·7h2ona2moo40.01g/l0.1g/l0.1g/l0.1g/l0.1g/l0.01g/l(2)、每2天更換一半生物陰極室1和化學(xué)陰極室3內(nèi)的生物陰極電解液，每5天換一次陽(yáng)極室2內(nèi)的厭氧污泥，培養(yǎng)兩周后，電池電勢(shì)達(dá)到最大，并持續(xù)穩(wěn)定一天，此時(shí)生物陰極室1內(nèi)第一石墨刷電極1-1與碳粒1-3上附著曝氣生物催化活性菌；陽(yáng)極室2內(nèi)的第二石墨刷電極2-1上附著電化學(xué)活性菌；化學(xué)陰極室3內(nèi)的第三石墨刷電極3-1上附著曝氣生物催化活性菌，啟動(dòng)成功；四、電鍍工業(yè)園區(qū)同時(shí)處理園區(qū)污泥和電鍍廢水處理：(1)將化學(xué)陰極室3內(nèi)的曝氣頭取出，將化學(xué)陰極室3內(nèi)的第三石墨刷電極3-1替換為無(wú)細(xì)菌附著的步驟一處理好的石墨刷，將其中的生物陰極電解液替換為步驟一預(yù)處理后的含cr6+濃度為100mg/l的電鍍廢水；(2)保持生物陰極室1、陽(yáng)極室2和化學(xué)陰極室3的溫度為30℃；開啟生物陰極室1內(nèi)的曝氣裝置1-2；每2天更換一半生物陰極室1內(nèi)的生物陰極電解液；每5天換一次陽(yáng)極室2內(nèi)的厭氧污泥，監(jiān)測(cè)化學(xué)陰極室3內(nèi)的cr6+濃度降低情況更換電鍍廢水，同時(shí)測(cè)定陽(yáng)極泥的上清液cod和總泥cod；完成電鍍工業(yè)園區(qū)污泥和電鍍廢水的處理。對(duì)比試驗(yàn)：按照中國(guó)專利cn104386826a的說(shuō)明書實(shí)施例4的方法，運(yùn)行雙室微生物燃料電池，該電池與試驗(yàn)1的三室的處理裝置在相同的環(huán)境條件下運(yùn)行，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有可比性。試驗(yàn)1與對(duì)比試驗(yàn)的處理效果如下：在cr6+降解效果方面，本試驗(yàn)的三室反應(yīng)器還原降解效果更好，降解含cr6+100mg/l的電鍍廢水配水降解峰值速度達(dá)到37.4mg/l·h，48h內(nèi)將含cr6+100mg/l的電鍍廢水降解至含cr6+0.78mg/l，降解率99.22％，72h內(nèi)電鍍廢水濃度為0.17mg/l，降解率為99.83％。為保證高降解程度的同時(shí)盡量少的用時(shí)，建議根據(jù)電鍍廢水中cr6+濃度不同批次降解時(shí)間設(shè)定為48h以內(nèi)。同情況下運(yùn)行的雙室厭氧反應(yīng)器降解含cr6+100mg/l的電鍍廢水配水峰值速度為18.2mg/l·h，48h的時(shí)間將含cr6+100mg/l的電鍍廢水降解至29.89mg/l，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至78h，cr6+濃度為17.91mg/l，降解率為82.09％，后期降解緩慢。在運(yùn)行穩(wěn)定性方面，本試驗(yàn)的三室反應(yīng)器反應(yīng)過(guò)程中抗干擾能力更強(qiáng)，反應(yīng)過(guò)程中，三室系統(tǒng)電池電勢(shì)穩(wěn)定在0.85v以上，陰極電勢(shì)0.6v左右，陽(yáng)極電勢(shì)為-0.2v左右。而雙室系統(tǒng)的電池電勢(shì)由開始階段的0.8v隨著六價(jià)鉻降解的進(jìn)行、六價(jià)鉻濃度的減少逐漸降低為0.3v。同時(shí)，雙室系統(tǒng)的陽(yáng)極電化學(xué)活性菌活性逐漸降低，更換含鉻廢水后，需要約3天時(shí)間恢復(fù)降解活性。除此之外，本試驗(yàn)的三室反應(yīng)器具有一定的污泥穩(wěn)定化的作用。2天時(shí)間內(nèi)，陽(yáng)極污泥tcod降解由13333mgo2/l變?yōu)?0688mgo2/l，污泥降解率20％。實(shí)驗(yàn)實(shí)施的數(shù)據(jù)證明本試驗(yàn)的三室反應(yīng)器可以顯著提高降解六價(jià)鉻電鍍廢水的速率和運(yùn)行穩(wěn)定性。試驗(yàn)2：本試驗(yàn)與試驗(yàn)1不同的是將步驟四中的電鍍廢水為含cu2+濃度為100mg/l的廢水。其它與試驗(yàn)1相同。本試驗(yàn)cu2+回收效果方面的數(shù)據(jù)，24h內(nèi)三室反應(yīng)器將含cu2+100mg/l的廢水降解至含cu2+0.32mg/l，降解率99.68％，平均降解速率4.15mg/l·h。同情況下運(yùn)行的雙室反應(yīng)器降解含cu2+100mg/l的廢水，24h內(nèi)降解至含cu2+16.15mg/l，降解率為83.85％，后期降解更加緩慢。三室反應(yīng)器陽(yáng)極室總泥cod降解數(shù)據(jù)，24h內(nèi)，陽(yáng)極污泥tcod降解由14300mgo2/l變?yōu)?2880mgo2/l，污泥降解率10％。實(shí)驗(yàn)實(shí)施的數(shù)據(jù)證明本試驗(yàn)的三室反應(yīng)器可以顯著提高降解cu2+廢水的速率和運(yùn)行穩(wěn)定性。試驗(yàn)3：本試驗(yàn)與試驗(yàn)1不同的是將步驟四中的電鍍廢水為含ni2+濃度為200mg/l的廢水。其它與試驗(yàn)1相同。本試驗(yàn)ni2+回收效果方面的數(shù)據(jù)，48h內(nèi)三室反應(yīng)器將含ni2+200mg/l的廢水降解至含ni2+31.32mg/l，降解率84.34％，平均降解速率3.51mg/l·h。同情況下運(yùn)行的雙室反應(yīng)器降解含ni2+100mg/l的廢水，48h內(nèi)降解至含ni2+70.06mg/l，降解率為64.97％，后期降解更加緩慢。三室反應(yīng)器陽(yáng)極室總泥cod降解數(shù)據(jù)，48h內(nèi)，陽(yáng)極污泥tcod降解由15750mgo2/l變?yōu)?2452mgo2/l，污泥降解率21％。實(shí)驗(yàn)實(shí)施的數(shù)據(jù)證明本試驗(yàn)的三室反應(yīng)器可以顯著提高降解ni2+廢水的速率和運(yùn)行穩(wěn)定性。試驗(yàn)4：本試驗(yàn)與試驗(yàn)1不同的是將步驟四中的電鍍廢水為含zn2+濃度為1000mg/l的廢水。其它與試驗(yàn)1相同。本試驗(yàn)zn2+回收效果方面的數(shù)據(jù)，48h內(nèi)三室反應(yīng)器將含zn2+1000mg/l的廢水降解至含zn2+660.4mg/l，降解率33.96％，96h內(nèi)降解至含zn2+593.7mg/l。同情況下運(yùn)行的雙室反應(yīng)器降解含zn2+1000mg/l的廢水，48h內(nèi)降解至含zn2+734.7mg/l，降解率為26.53％，后期降解更加緩慢。三室反應(yīng)器陽(yáng)極室總泥cod降解數(shù)據(jù)，48h內(nèi)，陽(yáng)極污泥tcod降解由13195mgo2/l變?yōu)?007mgo2/l，污泥降解率31.7％。實(shí)驗(yàn)實(shí)施的數(shù)據(jù)證明本試驗(yàn)的三室反應(yīng)器可以一定程度上提高降解zn2+廢水的速率。試驗(yàn)5：本試驗(yàn)與試驗(yàn)1不同的是將步驟四中的電鍍廢水為含cd2+濃度為100mg/l的廢水。其它與試驗(yàn)1相同。本試驗(yàn)cd2+回收效果方面的數(shù)據(jù)，48h內(nèi)三室反應(yīng)器將含cd2+100mg/l的廢水降解至含cd2+28.20mg/l，降解率71.80％，平均降解速率1.50mg/l·h。同情況下運(yùn)行的雙室反應(yīng)器降解含cd2+100mg/l的廢水，48h內(nèi)降解至含cd2+44.73mg/l，降解率為55.27％，后期降解更加緩慢。三室反應(yīng)器陽(yáng)極室總泥cod降解數(shù)據(jù)，48h內(nèi)，陽(yáng)極污泥tcod降解由14170mgo2/l變?yōu)?1900mgo2/l，污泥降解率16％。實(shí)驗(yàn)實(shí)施的數(shù)據(jù)證明本試驗(yàn)的三室反應(yīng)器可以顯著提高降解cd2+廢水的速率和運(yùn)行穩(wěn)定性。試驗(yàn)6：本試驗(yàn)與試驗(yàn)1不同的是將步驟四中的電鍍廢水為含cr6+和cu2+兩種金屬離子，它們的濃度各為100mg/l的廢水。其它與試驗(yàn)1相同。本試驗(yàn)金屬還原效果方面的數(shù)據(jù)，24h內(nèi)三室反應(yīng)器將金屬?gòu)U水降解至含cu2+0.29mg/l，含cr6+5.84mg/l，降解率分別為99.71％和94.16％；反應(yīng)進(jìn)行到48h時(shí)，cu2+微量，濃度約為0.10mg/l，cr6+濃度為0.38mg/l，降解率分別為99.9％和99.62％。較單一金屬離子，具有cr6+和cu2+的電鍍廢水具有更高效的還原表現(xiàn)。三室反應(yīng)器陽(yáng)極室總泥cod降解數(shù)據(jù)，48h內(nèi)，陽(yáng)極污泥tcod降解由16620mgo2/l變?yōu)?2130mgo2/l，污泥降解率27％。當(dāng)前第1頁(yè)12