[发明专利]一种含重金属酸性污水处理联产新能源的方法

说明书

本发明公开了一种含重金属酸性污水处理联产新能源的方法，该方法是采用双极膜将反应器分隔为阳极室和阴极室，阳极和阴极分别放置于阳极室和阴极室内，阳极室中用细菌悬浮液和营养液的混合物作为电解液，阴极室用磷酸盐缓冲溶液作为电解液，通电运行反应器，定期更换电解液，当阳极电位稳定在0.24V以上3次，完成阳极预处理；将反应器阳极室中的电解液替换为高浓度有机污水，阴极室电解液替换为含重金属酸性污水，在氮气、施加电压条件下，厌氧处理含重金属酸性污水，回收氢气；本方法具有成本低、效率高通用性强、处理效果好等特点，有效减少含重金属酸性污水处理过程中的二次污染，实现了废物的资源化利用，同时获取相应的经济效益。

技术领域

本发明涉及酸性重金属污水治理的技术，特别涉及利用电化学法处理降解有机污水同时联产新能源的方法。

背景技术

我国是世界上第三矿业大国，拥有丰富的金属矿山资源，矿山开采为经济发展作出了重要贡献，但是矿山开采产生大量含重金属离子的矿山酸性废水，这给环境造成巨大的污染，此类废水如不经处理直接排放，会使得水体酸化，同时由于酸性废水中还含有大量排放后不能降解的如铜、镍、汞、镉、铅、铬等重金属离子，所以水体、土壤及生物一旦受到它们的污染就很难去除，通过生物积累，最终给人类自身造成危害；处理此类废水往往投资大、成本高，目前常用的处理工艺如化学沉淀法、生物法、膜分离法等，其中化学沉淀法排放浓度波动大且运行成本较高。生物法的问题在于对水质要求高、自动化程度低、占地面积大。膜分离法在实际运用中会遇到膜堵塞、电极极化等问题。而电化学法具有处理效果好、运行成本低、产生污泥量少、自动化程度高、易于操作管理和能同时去除多种污染物等优点，受到国内外环境保护治理技术专家、学者的广泛关注。

近年来，随着社会的不断发展，曾支撑20世纪人类文明高速发展的以石油、煤炭和天然气为主的石化能源出现了前所未有的危机，除其储藏量不断减少面临枯竭外，更严重的是科学研究发现，石化能源在使用后会产生一系列的污染，能源短缺和环境污染成为了人类可持续发展过程中面临的两大问题，引发了人们对未来社会发展动力来源的广泛关注和思考，而氢气作为一种来源广泛，热值很高，且其完全燃烧产物水不会给环境带来任何的污染，被视作21世纪最为理想的能源载体，受到了广泛的关注。当前最主要的矿物燃料制氢方法其原材料仍旧为石化能源不能满足可持续发展的需求，其它制氢方法如水电解制氢受限于过高的能耗，生物制氢则仅处于实验室阶段。

发明内容

针对这些问题，本发明提供了一种高效、低成本的含重金属酸性污水处理联产新能源的方法，采用电化学与相关特殊微生物相结合的方法，由于重金属酸性污水含有高浓度导电离子和氢离子，利用该特点解决产氢的同时消耗质子导致产氢性能降低的问题，同时回收重金属和氢气。

本发明含重金属的酸性废水处理及利用的方法，包括以下步骤：

（1）阳极预处理

采用双极膜将反应器分隔为阳极室和阴极室，阳极和阴极分别放置于阳极室和阴极室内，阳极室中用细菌悬浮液和营养液的混合物作为电解液，阴极室用磷酸盐缓冲溶液作为电解液，通电运行反应器，一天更换一次阳极室和阴极室的电解液，当阳极电位稳定在0.24V以上3次，完成阳极预处理；

所述营养液为包含3-5g/L乙酸钠、50-100mL/L磷酸盐缓冲溶液、0.30-0.4g/L氯化铵、0.1-0.2g/L氯化钾、0.2-0.4g/L氯化钠、0.1-0.25g/L硫酸铁、0.4-0.7g/L硫酸锰、0.01-0.03g/L硫酸铜的水溶液，细菌悬浮液与营养液的体积比1:5-30。