[实用新型]一种处理难降解焦化废水的EGSB-MFC耦合系统

说明书

本实用新型属能源与污水处理技术领域，为解决EGSB反应器在焦化废水处理方面，由于毒性物质对脱氮菌的抑制作用导致存在有机物和氨氮不能同时处理达标等问题，提供一种处理难降解焦化废水的EGSB‑MFC耦合系统及其降解方法，EGSB厌氧反应器的反应区为耦合系统的阳极室，回流区设为耦合系统的阴极室，阴阳极室通过设有阳离子交换膜的连接管连接；阴阳极室内设导电电极，阴阳极导电电极连接外接电阻；阳极室底部通过多孔布水板连接进水水箱，阳极室顶部设出水口，出水口与阴极室顶部连接；阴极室底部通过连通管连接阳极室底部。结构简单，性能优化，能同步去除焦化废水中的有机物及含氮化合物，实现焦化废水的充分降解。

技术领域

本实用新型属于能源与污水处理技术领域，具体涉及一种处理难降解焦化废水的EGSB-MFC耦合系统。

背景技术

焦化废水是一种含有多环芳烃等芳香族化合物等的典型难降解有机废水，其大量排放使水体污染严重，同时也直接威胁人类健康，所以焦化废水的处理如今已成为废水处理领域中的重要任务以及难题。焦化废水处理方法中除预处理外，仍然是以生物法为主，如传统的A/O、A²/O及其改进工艺，这些方法主要存在的问题：（1）污泥浓度较低，抗冲击负荷能力较弱；（2）处理能耗高。目前能源供需矛盾凸显，能源短缺已成为世界各国面临的共同问题。因此面对难降解工业废水污染和能源短缺的双重压力，传统高能耗的废水处理技术已难以满足可持续发展的要求。实现废水资源化、开发高效低耗的新型工业废水生物处理技术已成为废水处理领域的必然要求和发展趋势。

颗粒污泥膨胀床（EGSB）为第三代厌氧反应器，因具有浓度高、活性高的颗粒污泥，出水回流高，上升流速大，抗冲击负荷能力强的优点，在各种难处理废水方面取得不错的效果。然而对于大多数EGSB反应器在工业废水处理方面，更多研究的是有机物的去除，对于氨氮的去除由于其废水毒性以及厌氧条件影响了脱氮硝化菌的生长而受到抑制，所以对于EGSB反应器在处理工业废水，尤其是焦化废水的处理存在COD和氨氮不能同时去除达标的缺陷。

微生物燃料电池（Microbial Fuel cells，MFC）是一种以微生物作为生物催化剂，将污废水中的化学能转化为电能的装置，不仅可以去除水体中污染物质，同时还可以回收电能，是一种清洁高效的水处理技术，由于其创新性和环境效益在近年来被广泛开发。文献《Simultaneous nitrification, denitrification and carbon removal in microbialfuel cells》（Bernardino Virdis，Water Research 44(2010)2970-2980）首次报道了生物阴极同步硝化反硝化MFC脱氮产电，阳极培养液含碳（CH₃COONa）和氨氮（NH₄Cl），有机物在阳极电化学微生物的作用下氧化降解，并将其产生的电子传递至阳极电极，进一步通过外电路传递至阴极电极；其阳极出水直接进入阴极脱氮；阴极室中，NH₄⁺ -N好氧转化为NO₃^-或者NO₂^-，然后利用阳极传递过来的电子进行电化学反硝化脱氮（NO₃^-+e^-→N₂）。阴极出水中NO₃^--N和NH₄⁺-N的浓度低至1.0mg/L和2.13mg/L左右，TN去除率高达94.1%，输出电流为13.35mA，功率为0.89mW。该方法克服了传统生物脱氮的硝化与反硝化空间独立、大量反硝化污泥产生以及低COD/N废水处理的缺陷。然而该研究中使用的模拟废水为易降解废水，对于难降解的焦化废水，会对微生物的活性产生抑制，很大程度上影响MFC的物质降解和产电性能。有研究者通过添加一些易降解的有机物来进行难降解物质的共代谢，缓解毒性物质对微生物的抑制作用，却带来了产泥量较大，增加后续污泥处理费用以及易降解物质的购置费。所以单独使用MFC处理难降解焦化废水存在其物质降解和产电效果不佳等缺陷。