[发明专利]一种生物电化学系统及其使用方法

说明书

本发明涉及一种生物电化学系统，包括化工污泥层、化工污泥浸取液层和电化学装置层，电化学装置层包括共用阳极室和共用阴极室；共用阳极室内设有电解液和生物阳极；生物阳极包括电池阳极和电解池阳极，共用阴极室内设有中介体和生物阴极；生物阴极包括电池阴极和电解池阴极，电池阳极和电解池阳极并联设置；电池阴极和电解池阴极并联设置；电池阳极与电池阴极连接；电解池阳极与电解池阴极连接。本发明通过生物阳极上微生物氧化有机物，通过电池阳极和电池阴极组成原电池，可以自发还原高氧化还原的重金属离子，电解池阴极通过外加电压，使得电子到达阴极，低氧化还原的离子被还原，实现了重金属和有机物的同步有效去除，工艺简单，操作方便。

技术领域

本发明属于化工污泥处理技术领域，特别涉及一种生物电化学系统。

背景技术

生物电化学系统被引用于处理废水、产氢、处理有机物等方面，微生物燃料电池利用微生物自身氧化有机物并生成电子和质子的特征，可使废水中重金属离子得到电子，得以被去除还原；微生物电解池是基于微生物燃料电池的基础上发展而来的，主要应用于产氢和甲烷、还原低氧化还原的重金属离子。

现有技术中，采用生物电化学系统处理废水中的重金属离子，一个装置一般只能还原低氧化还原的重金属离子或还原高氧化还原的重金属离子，还原多种离子需要不同的装置，成本高，结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物电化学系统及其使用方法，能够同时还原废水在低氧化还原的重金属离子和高氧化还原的重金属离子；

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种生物电化学系统，包括化工污泥层、化工污泥浸取液层和电化学装置层，

所述电化学装置层包括共用阳极室和共用阴极室，

所述共用阳极室和共用阴极室均设置在化工污泥浸取液层的上方；

所述共用阳极室和共用阴极室之间设置有质子交换膜；

所述共用阳极室内设有电解液和生物阳极；所述生物阳极包括电池阳极和电解池阳极，

所述共用阴极室内设有中介体和生物阴极；所述生物阴极包括电池阴极和电解池阴极，

所述电池阳极和电解池阳极并联设置；

所述电池阴极和电解池阴极并联设置；

所述电池阳极通过导线和固定电阻箱与电池阴极电性连接；

所述电解池阳极通过导线和数据采集器与电解池阴极电性连接；

所述化工污泥浸取液层在化工污泥层的上方，且化工污泥浸取液层一侧开设有进水口。

优选的，还包括电热隔板，所述电热隔板分别设置在化工污泥层与化工污泥浸取液层之间和电化学装置层与化工污泥浸取液层之间；所述电热隔板的温度为20～35℃；所述电热隔板上开设有若干通孔。

优选的，所述生物阳极由集流体和负载生物膜的纳米碳材料组成；所述生物阴极由负载生物膜的纳米碳材料组成。

优选的，所述集流体为碳棒、不锈钢网、碳纳米管或铂网中的任意一种；所述纳米碳材料为碳球或碳毡块；所述中介体为圆柱形的铜粒或铁粒。

优选的，所述数据采集器并联有电源；所述电源为直流稳压电源。

优选的，所述共用阳极室或共用阴极室顶部开设有进气孔。

优选的，所述共用阴极室一侧上方开设有出水口。

优选的，所述化工污泥层底部开设有进污泥口，所述进污泥口上连接有进污泥管；所述进污泥管上安装有进污泥阀门。