一种微电流强化染料类废水生物降解的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微电流强化染料类废水生物降解的装置和方法，属于环境保护技 术。
【背景技术】
[0002] 染料废水具有色度高、COD高、盐度高、可生化性差、对环境危害大等特点，是国内 外公认的难降解有机废水之一。由于这类污染物毒性大，成份复杂，化学耗氧量高，一般微 生物对其几乎没有降解效果。
[0003] 目前国内外常用的处理染料废水的方法有物理法、化学法、生物法以及其他结合 多学科的处理方法如电化学耦合微生物法。其中，电化学法通过化学转化或化学燃烧，快速 高效地与废水中的污染物发生氧化还原反应，使难降解有机物转化降解成二氧化碳和水或 其他简单的有机物。电化学水处理技术具有适用范围广、设备简单、易于自动控制等优点。 但电化学法也存在着耗能高，难降解有机物分子虽然被从废水中去除，但没有得到彻底降 解的问题，而生物法是彻底解决一切污染问题的最根本途径。生物法能有效地去除污水中 的有机物、臭味，降低污水的色度，运行成本低，管理方便。但生物法存在着降解速度慢，降 解不彻底的缺点。
[0004] 电-生物耦合技术是一种新的废水处理技术，该技术将生物膜法和电化学法相结 合，依靠生物本身对载体的吸附生长，将微生物固定在电极表面，形成一层生物膜，然后在 电极间通以一定电流，使污染物在生物和电化学双重作用下得到降解。通过微电流刺激微 生物降解染料废水，不仅能够节约成本，而且可以加速有机物的降解，对环境不产生污染。
【发明内容】
[0005] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种微电流强化染料类 废水生物降解的装置和方法，利用微生物能够降解染料废水的特点，建立在微电流刺激强 化染料废水降解的装置，以提高染料的去除效率，本发明方法缩短了处理的时间并节约了 能源，同时不会产生污泥及恶臭。
[0006] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0007] -种微电流强化染料类废水生物降解的装置，包括过滤箱，使用过滤膜将过滤箱 内部分隔为阴极单元和阳极单元，在阴极单元中填充活性炭颗粒并接种活性污泥；在阴极 单元中插入阴极导电体，在阳极单元中插入阳极导电体，阴极导电体通过导线与电源的阴 极相连，阳极导电体通过导线与电源的阳极相连；进水口设置在阴极单元相对过滤膜一侧 的下部，出水口设置在阳极单元相对过滤膜一侧的上部。
[0008] 优选的，所述阴极导电体为黏有石墨碳毡的不锈钢板，使用的粘合剂为导热导电 胶；所述阳极导电体为钛基涂层电极板；所述过滤膜为全氟磺酸型质子交换膜。
[0009] 优选的，所述过滤箱为有机玻璃材质。
[0010] 优选的，所述导线为钛导线，所述电源为恒压直流电源。
[0011] 一种采用上述装置进行微电流强化染料类废水生物降解的方法，包括如下步骤：
[0012] (1)在过滤箱中放置过滤膜形成阴极单元和阳极单元，在阴极单元内填充活性炭 颗粒，分别将阴极导电体和阳极导电体插入到阴极单元和阳极单元内，连接电源；
[0013] (2)在阴极单元⑵内接种活性污泥，采用连续流方式向阴极单元⑵注入常规配 方营养液，驯化培养40~60天；
[0014] (3)将待处理的染料类废水原液进行预处理调节：染料浓度为200mg/L~400mg/ L，添加营养液调节COD为400mg/L~800mg/L，pH为6. 5~7. 5 ;
[0015] (4)以连续流方式将预处理后的染料类废水送入进水口，处理后的染料类废水以 连续流方式流出出水口；水力停留时间为I. 05L/天以上，电源的电压为0. 8V以上。
[0016] 具体的，所述步骤（1)中，阴极导电体为黏有石墨碳毡的不锈钢板，在插入阴极单 元前需进行如下处理：首先使用800目以上（比如1000目）砂纸将不锈钢板打磨光滑，然后 放入硝酸钠溶液浸泡24小时以上，再使用去离子水洗净浸泡，最后晾干；石墨碳毡在400~ 500°C范围内预热30分钟以上；使用导热导电胶将预热后的石墨碳毡粘附在晾干后的不锈 钢板表面，放置24小时以上后再插入阴极单元。
[0017] 具体的，所述步骤（1)中，阳极导电体为钛基涂层电极板，在插入阳极单元前需进 行如下处理：首先使用800目以上（比如1000目）砂纸打磨光滑，然后放入硝酸钠溶液浸 泡24小时以上，再使用去离子水洗净浸泡，晾干后插入阳极单元。
[0018] 具体的，所述步骤（1)中，活性炭颗粒在填充到阴极单元前需进行如下处理：首先 将活性炭颗粒浸泡到待处理的染料类废水原液中直至饱和，再将浸泡饱和的活性炭颗粒填 充到阴极单元内。
[0019] 有益效果：现有的处理技术为纯电化学或者纯生物技术；前者需要的电流较大， 成本大，安全性低；后者微生物技术受染料废水的毒性影响较大，处理能力有限；本发明将 两者结合在一起，可以在不影响去除效果的基础上，大大降低启动电压，节约成本，且电化 学和微生物技术的结合不仅仅是简单的叠加效果，微电流可以刺激微生物的酶活性，提高 微生物的新陈代谢水平，有利于提高脱色效果。具体来说，本发明提供的微电流强化染料类 废水生物降解的装置和方法，相对于现有技术，具有如下优势：
[0020] 1、相对于电化学技术能大幅降低启动电压，节约成本；
[0021] 2、想对于生物技术，提高了微生物的抗环境干扰能力和驯化挂膜速度；
[0022] 3、电化学和微生物技术的结合不仅仅是简单的叠加效果，微电流可以刺激微生物 的酶活性，提高微生物的新陈代谢水平，有利于提高脱色效果；
[0023] 4、本发明属于厌氧处理工艺，不会产生恶臭和污泥，不会对环境造成污染；
[0024] 5、相对于传统的处理工艺，本发明在保证出水脱色率的前提下，缩短了处理时间。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明装置的结构示意图；
[0026] 包括：阳极导电体1 ;阴极单元2 ;过滤膜3 ;活性炭颗粒4 ;电源5 ;进水口 6 ;出水 口 7 ;阳极单元8 ;导线9 ;阴极导电体10。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0028] 如图1所示为一种微电流强化染料类废水生物降解的装置，包括过滤箱，使用过 滤膜3将过滤箱内部分隔为阴极单元2和阳极单元8,在阴极单元2中填充活性炭颗粒4并 接种活性污泥；在阴极单元2中插入阴极导电体10,在阳极单元8中插入阳极导电体1，阴 极导电体10通过导线9与电源5的阴极相连，阳极导电体1通过导线9与电源5的阳极相 连；进水口 6设置在阴极单元2相对过滤膜3 -侧的下部，出水口 7设置在阳极单元8相对 过滤膜3-侧的上部。
[0029] 所述阴极导电体10为黏有石墨碳毡的不锈钢板，使用的粘合剂为导热导电胶，不 锈钢板的尺寸为：长X宽X厚=300mmX200mmX3mm ;所述阳极导电体1为钛基