[发明专利]一种电极-厌氧生物耦合处理含盐废水方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保设备，特别是涉及一种水处理环保设备。

背景技术

高盐度废水是指含盐质量分数至少大于1％的废水，这些废水主要来源于石油化工、印染、制革、食品加工等行业。这类废水中除了含有有机物外，还含有大量无机盐离子如Cl^-，SO₄^2-，Na⁺，Ca²⁺等。高浓度含盐废水的排放势必会对水生生物、生活饮用水、农业生产用水等水环境造成严重危害。

生物法是处理含盐有机废水的常规方法，其中厌氧技术针对高浓度含盐废水的处理较常见。由于其经济、高效、无害等特点，被广泛应用与含盐废水处理。然而，废水中含盐量过高会造成微生物细胞质壁分离、生物活性丧失从而对传统的废水厌氧处理带来不利影响。普通未经驯化的活性污泥，随着盐度的增高其活性会受到抑制，盐度过高会是其完全丧失生物活性并导致整个反应系统崩溃。为此，在处理系统中直接接种嗜盐纯菌被许多学者尝试并取得较好的处理效果。然而，在实际工程应用中，由于菌种需求量大、且较难获得等，采用嗜盐纯菌的方法较难实施。

许多研究表明，在生物处理系统中可以自动筛选出耐盐和嗜盐微生物。生物转盘反应器和生物接触反应器等常被用来处理含盐废水并取得较好效果，主要原因是附着与转盘或者填料等载体上的微生物具备较长的水里停留时间，能够长期处于高盐度的环境下而不被水流洗出，从而对适应高盐环境耐盐度冲击更有利。然而，针对高浓度有机含盐废水，由于生物量不足，有机物很难得到有效降解，同时培养驯化对盐度适应范围不足，这些使含盐废水的处理仍面临较大问题。

利用高盐废水具有较高的导电率这一特点，电化学方法也经常被用来处理高含盐废水。这种方法主要是通过电极表面的氧化还原作用降解有机物。然而这种方法由于能耗较高、对污染物降解不彻底及容易产生较多副产物而受到限制。

如将物化法与生物法联合，有望获得较好的处理含盐废水效率。原因是，适当的电场刺激下，微生物的代谢作用可以得以强化，从而提高生物生长速度，更有利于筛选出嗜盐微生物。在我们的前期工作中，将铁-碳电极插入厌氧反应器，在电极之间施加一定的电场，处理含盐废水的效果得以明显提升。除了电场对为生物代谢的促进作用外，铁电极缓慢释放亚铁离子，其絮凝作用有利于压缩双电层，加速污泥相互凝聚及颗粒化过程并在高有机负荷的冲击下使反应器内仍保持有较高的生物量。除此之外，铁碳微电解作用还能有效缓解酸化、显著降低厌氧体系ORP有利于厌氧微生物的生长。

本项技术利用铁-碳电极在电场下的作用，提供厌氧微生物的活性，从而加快微生物代谢速率和提高生物量，筛选出高效嗜盐微生物，用于处理高浓度含盐有机废水，具有明显的创新性，国内外没有相关报道，处理废水效果良好，有较好的应用前景。

发明内容

针对高含盐废水具有高电导率的特性及零价铁溶出二价铁离子对厌氧体系的强化作用，本发明提出一种电极-厌氧生物耦合处理含盐废水的方法。本方法是将一对铁-石墨电极插入到厌氧反应器内，以铁电极为阳极，石墨电极为阴极，通过外加弱电压作用直接促使阳极铁腐蚀释放铁离子，通过改变电压来调节铁离子的释放，由于高盐度废水具有较高的导电能力，更能强化电极反应，加速铁离子释放，从而促进厌氧微生物聚集及颗粒化，改善污泥沉降性能，提高污泥处理高盐废水的持留时间，强化厌氧污泥对高盐废水的适应能力。同时，电场对微生物的有益刺激作用可以增强生物酶活性，加快微生物聚集及代谢，这对缓解高盐环境的微生物代谢酶抑制及生长受限有重要作用。同时，高盐对铁离子溶出的促进作用，可以有效促进胞外聚合物的生成，包裹在细胞外部的胞外聚合物含大量糖及氨基酸并吸附浓缩大量离子，以调节渗透压，维持细胞在高盐环境下正常的新陈代谢活动。同时电极在厌氧反应器中发生的电化学作用本身也可参与污染物的氧化还原过程。电作用、铁释放与厌氧生物的耦合结合高浓度含盐废水高电导率的特点，该方法对培养驯化耐盐与嗜盐污泥具有促进作用，从而实现对高浓度含盐废水的有效处理及稳定运行。

本发明采用的技术方案是：