极室7内的曝气装置10提供好氧环境，阴极碳刷6上的好氧产电生物膜对阳极室1的 出水进行产电分解，阴极室7的出水通过二号水管9-2流入脱盐室4中进行脱盐处理，出水从 脱盐室上的第三出水口流出作为净化后的出水，并在阳极碳刷2与阴极碳刷6之间收集电 能。
[0025]本实施方式步骤一和步骤二为产电微生物驯化阶段和产电能力的训练阶段，而步 骤三为废水的连续产电阶段。
[0026]本实施方式将厌氧生物处理、好氧生物处理与微生物脱盐燃料电池工艺相结合， 并将其应用于油田压裂反排液的处理上，实现对有毒有害物质处理的同时，能够获得稳定 的电能输出，并实现对含盐污水脱盐的目的。
【具体实施方式】 [0027] 六:本实施方式与五不同的是步骤二向阳极室和阴极 室中加入PBS缓冲液至阳极室和阴极室中PBS缓冲液的浓度为15ppm~30ppm。其它步骤及参 数与五相同。
【具体实施方式】 [0028] 七:本实施方式与五或六不同的是步骤二向阳极室和 阴极室中加入葡萄糖至阳极室和阴极室中葡萄糖的浓度为80mg/L~200mg/L。其它步骤及 参数与五或六相同。
【具体实施方式】 [0029] 八:本实施方式与五至七之一不同的是步骤二反复更 换油田压裂反排液、PBS缓冲液和葡萄糖进行驯化培养10天~15天。其它步骤及参数与具体 实施方式五至七之一相同。
【具体实施方式】 [0030] 九:本实施方式与五至八之一不同的是步骤三中一直 控制阴极室中的溶氧量为2mg/L~5mg/L。其它步骤及参数与五至八之一相 同。
【具体实施方式】 [0031] 十:本实施方式与五至九之一不同的是步骤三控制阳 极室内的水力停留时间为1~4h，控制阴极室内的水力停留时间为1~4h，控制脱盐室内的 水力停留时间为1~4h。其它步骤及参数与五至九之一相同。
[0032]实施例一:本实施例应用油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置处理油 田压裂反排液的方法按以下步骤进行：
[0033] -、向阳极室和阴极室中分别注入活性污泥，然后再向阳极室和阴极室中加入油 田压裂反排液，阳极室内活性污泥在厌氧密封条件下培养24h，阴极室内活性污泥通过曝气 装置在好氧环境下培养24h，排出阳极室和阴极室中的油田压裂反排液，得到初步产电菌；
[0034] 二、采用外电阻将阳极碳刷和阴极碳刷相连，然后向阳极室和阴极室中加入PBS缓 冲液和葡萄糖，使其中roS缓冲液的浓度至30ppm、葡萄糖的浓度至200mg/L，再向阳极室和 阴极室中加入油田压裂反排液，开始产生电流输出，每当电压下降时，将阳极室和阴极室中 的油田压裂反排液排出，然后再注入新的油田压裂反排液、PBS缓冲液和葡萄糖，反复更换 油田压裂反排液、PBS缓冲液和葡萄糖进行驯化培养20天，在阳极室内的阳极碳刷上生成厌 氧产电生物膜，阴极室内的阴极碳刷上生成好氧产电生物膜；
[0035] 三、将油田压裂反排液通过第一进水口流入阳极室中，通过阳极碳刷上的厌氧产 电生物膜对油田压裂反排液进行产电分解，阳极室的出水通过一号水管流入阴极室中，阴 极室内的曝气装置提供好氧环境，阴极碳刷上得好氧产电生物膜对阳极室的出水进行产电 分解，阴极室的出水通过二号水管流入脱盐室中进行脱盐处理，出水从脱盐室上的第三出 水口流出作为净化后的出水，并在阳极碳刷与阴极碳刷之间收集电能。
[0036]本实施例步骤一所述的活性污泥来自城市污水厂的二沉池污泥，油田压裂反排液 来自大庆油田采油七厂井口。
[0037]经本实施例油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置阳极生物池处理后 的油田压裂反排液的C0D从1700mg/L降到1000mg/L，其中石油类从200mg//L降到50mg/L，悬 浮下降80% ;在通过生物阴极处理后⑶D从1000mg/L降到600mg/L，其中石油类从50mg/L降 到〇mg/L，悬浮物达到10mg/L以下，满足了压裂液外排的标准；显示出本实施例有机污染物 的降解效率较高，并产生稳定的电能输出，电流的密度为800~lOOOmWnf 2。
【主权项】
1. 油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置，其特征在于该含油田压裂反排液 处理的连续流生物产电脱盐装置包括反应器、阳极碳刷（2)、阴极碳刷(6)、阳离子交换膜 (5)、阴离子交换膜(3)和曝气装置(10)，反应器中间隔平行设置有阳离子交换膜(5)和阴离 子交换膜(3)，阴离子交换膜(3)与反应器的器壁围成阳极室（1)，阳离子交换膜(5)与反应 器的器壁围成阴极室（7)，阳离子交换膜（5)和阴离子交换膜（3)之间的区域形成脱盐室 (4 )，在阳极室（1)中设置有接种了活性污泥的阳极碳刷(2 )，在阴极室(7)中设置有接种了 活性污泥的阴极碳刷(6)，在阴极室(7)的底部还设置有曝气装置(10)，阳极室（1)的底部开 有第一进水口，阳极室（1)的上部开有第一出水口，在阴极室(7)的底部开有第二进水口，阴 极室(7)的上部开有第二出水口，脱盐室(4)的底部开有第三进水口，脱盐室(4)的上部开有 第三出水口，一号水管(9-1)的一端与第一出水口相连，一号水管(9-1)的另一端与第二进 水口相连，二号水管(9-2)的一端与第二出水口相连，二号水管(9-2)的另一端与第三进水 口相连通。2. 根据权利要求1所述的油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置，其特征在 于阳极碳刷⑵与阴极碳刷(6)通过外置电阻相连。3. 根据权利要求1所述的油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置，其特征在 于在阳极室（1)中还设置有参比电极(8)。4. 根据权利要求1所述的油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置，其特征在 于在一号水管(9-1)和二号水管(9-2)中均设置有水栗。5. 应用油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置处理油田压裂反排液的方法， 其特征在于是按下列步骤实现： 一、 向阳极室（1)和阴极室（7)中分别注入活性污泥，然后再向阳极室（1)和阴极室（7) 中加入油田压裂反排液，阳极室（1)内活性污泥在厌氧密封条件下培养18h~26h，阴极室 (7)内活性污泥通过曝气装置（10)在好氧环境下培养18h~26h，排出阳极室（1)和阴极室 (7)中的油田压裂反排液，得到初步产电菌； 二、 采用外电阻将阳极碳刷（2)和阴极碳刷(6)相连，然后向阳极室（1)和阴极室(7)中 加入PBS缓冲液和葡萄糖，再向阳极室（1)和阴极室(7)中加入油田压裂反排液，开始产生电 流输出，每当电压下降时，将阳极室（1)和阴极室(7)中的油田压裂反排液排出，然后再注入 新的油田压裂反排液、PBS缓冲液和葡萄糖，反复更换油田压裂反排液、PBS缓冲液和葡萄糖 进行驯化培养10天~20天，在阳极室（1)内的阳极碳刷（2)上生成厌氧产电生物膜，阴极室 (7)内的阴极碳刷(6)上生成好氧产电生物膜； 三、 将油田压裂反排液通过第一进水口流入阳极室（1)中，通过阳极碳刷（2)上的厌氧 产电生物膜对油田压裂反排液进行产电分解，阳极室（1)的出水通过一号水管(9-1)流入阴 极室(7)中，阴极室(7)内的曝气装置(10)提供好氧环境，阴极碳刷(6)上的好氧产电生物膜 对阳极室（1)的出水进行产电分解，阴极室(7)的出水通过二号水管(9-2)流入脱盐室(4)中 进行脱盐处理，出水从脱盐室上的第三出水口流出作为净化后的出水，并在阳极碳刷(2)与 阴极碳刷(6)之间收集电能。6. 根据权利要求5所述的应用油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置处理油 田压裂反排液的方法，其特征在于步骤二向阳极室（1)和阴极室(7)中加入PBS缓冲液至阳 极室（1)和阴极室(7)中PBS缓冲液的浓度为15ppm~30ppm。7. 根据权利要求5所述的应用油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置处理油 田压裂反排液的方法，其特征在于步骤二向阳极室（1)和阴极室(7)中加入葡萄糖至阳极室 (1)和阴极室(7)中葡萄糖的浓度均为80mg/L~200mg/L。8. 根据权利要求5所述的应用油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置处理油 田压裂反排液的方法，其特征在于步骤二反复更换油田压裂反排液、PBS缓冲液和葡萄糖进 行驯化培养10天~15天。9. 根据权利要求5所述的应用油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置处理油 田压裂反排液的方法，其特征在于步骤三中始终控制阴极室(7)中的溶氧量为2mg/L~4mg/ L〇10. 根据权利要求5所述的应用油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置处理 油田压裂反排液的方法，其特征在于步骤三控制阳极室（1)内的水力停留时间为1~4h，控 制阴极室(7)内的水力停留时间为1~4h，控制脱盐室(4)内的水力停留时间为1~4h。
【专利摘要】油田压裂反排液处理的连续流生物产电脱盐装置及应用方法，本发明属于炼化废水处理领域，它为了解决现有工业废水处理难度大，生物化学处理难且工业废水中能源浪费的问题。该产电脱盐装置在反应器中设置有阳极室、阴极室和脱盐室，阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的区域形成脱盐室，在阳极室和阴极室中设置有碳刷。应用方法：一、向阳极室和阴极室中分别注入活性污泥，培养获得初步产电菌；二、反复添加PBS缓冲液和葡萄糖进行驯化培养；三、油田压裂反排液废水连续产电。本发明将厌氧生物处理和好氧生物处理与MDC工艺相结合，对油田压裂反排液处理的过程中不需要外加能量，还能够获得稳定的电能输出，同时对含盐污水脱盐回收。
【IPC分类】C02F3/30, H01M8/16
【公开号】CN105645585
【申请号】
【发明人】魏利, 魏东, 李春颖, 刘璞, 魏超
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月30日