一种基于西瓜皮治理高硝氮酸洗废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于西瓜皮治理高硝氮酸洗废水的方法，包括以下步骤：将新鲜的西瓜皮除去最外层绿色薄皮后，切块，粉碎后，纱布过滤，加入絮凝剂后，于室温静置过夜，取上清液，得西瓜皮提取液；采用圆柱形反应器，阳极碳毡直立于反应器底部，阴极碳毡直立于反应器上部，通过外电阻连接；在阳极区和阴极区分别接种厌氧污泥和活性污泥后，以模拟废水启动，定期更换，直至电压输出稳定后，以西瓜皮提取液为碳源，从反应器底部进入阳极区，经中和沉淀后的含高浓度硝氮的酸洗废水从反应器顶部进入阴极区，实现废水的处理。本发明专利技术可实现“以废治废”，流程简单，操作方便，工艺条件温和，适合放大及工业化推广。放大及工业化推广。放大及工业化推广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于西瓜皮治理高硝氮酸洗废水的方法


[0001]本专利技术涉及废水处理
，具体涉及一种基于西瓜皮治理高硝氮酸洗废水的方法。

技术介绍

[0002]为减少氧化皮对不锈钢产生的不利影响，需对其进行酸洗处理，在其酸洗的过程中，往往需要使用大量的硝酸、硫酸、氢氟酸等强酸，从而会产生大量的酸度及含盐量较高的酸洗废水。这些废水通过中和沉淀工艺后，虽然可将重金属及氟化物去除，但对硝酸盐几乎没有去除效果，故需进行脱氮处理后才能排放。
[0003]目前，生物脱氮法是较常见的处理工艺，且相对于其它物理化学方法具有经济与技术上的优势，但针对高浓度的硝氮废水，要彻底完成反硝化过程，往往需要几种工艺有效结合(如A2O等)，使得处理程序繁杂。同时，处理中要消耗大量碳源，常用的碳源包括糖、酸、醇等，导致处理成本居高不下，据估算碳源成本几乎占污水总处理成本的一半。因此，寻找及利用可替代的廉价碳源以及简便的工艺对现有的生物脱氮技术(尤其是针对高硝氮含量的废水)尤为重要。
[0004]我国是西瓜生产大国之一，也是西瓜消费大国之一，且西瓜皮大约占整个西瓜的30％，也就是说每年大约都会产生占西瓜总量1/3的西瓜皮被随意丢弃在各种地方，这样不仅会造成环境污染，也会导致非常巨大的资源浪费，如何充分利用这些资源，使其变废为宝，早已成为社会关注的热点问题。研究表明，西瓜皮含有丰富的碳水化合物及微量元素，有益于微生物的生长繁殖及功能酶活性的提高，适合作为生物脱氮中的碳源。微生物燃料电池技术因其节能、绿色、环保等优势，在废水处理等多种领域具有广泛的应用潜力。因而，将西瓜皮通过微生物燃料电池应用于高硝氮酸洗废水的治理中，有望实现“以废治废”，这对生态环境系统及低成本处理酸洗废水具有极其重要的意义。

技术实现思路

[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种利用西瓜皮治理高硝氮酸洗废水的方法，从而解决了西瓜皮再利用效率低及酸洗废水脱氮成本高的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种基于西瓜皮治理高硝氮酸洗废水的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、西瓜皮预处理
[0009]将新鲜的西瓜皮除去最外层绿色薄皮后，切至4cm
×
4cm左右的小块，置于粉碎机内，充分粉碎，得固液混合物；
[0010]将固液混合物用纱布过滤，取滤液，加入适量絮凝剂(聚合氯化铝)后，于室温静置过夜，取上清液，得西瓜皮提取液；
[0011]S2、微生物燃料电池的搭建及启动
[0012]配置直径为10cm，高为30cm的圆柱形反应器，阳极与阴极均为碳毡(长7cm，宽7cm，
厚0.5cm)，阳极直立于反应器底部，阴极直立于反应器上部，阳极与阴极之间的距离为3
‑
5cm，两者之间通过外电阻连接；
[0013]在阳极区和阴极区分别接种厌氧污泥和活性污泥后，以模拟废水启动，定期更换模拟废水，直至电压输出稳定；
[0014]S3、连续运行微生物燃料电池
[0015]启动(挂膜)成功后，以所述西瓜皮提取液为碳源，从反应器底部进入阳极区，经中和沉淀后的含高浓度硝氮的酸洗废水从反应器顶部进入阴极区，进水流速为4
‑
6mL/h，处理后的废水由位于圆柱形反应器中部的排水口排出。
[0016]优选地，所述步骤S1中，采用3
‑
5层纱布过滤，絮凝剂用量为0.05
‑
0.1g/100mL。
[0017]优选地，所述步骤S2中，圆柱形反应器的材质为有机玻璃。
[0018]优选地，所述步骤S2中，微生物燃料电池系统为无膜结构。
[0019]优选地，所述步骤S2中，阴极以生物膜为催化剂(生物阴极)。
[0020]优选地，所述步骤S2中，模拟废水成分为(g/L)：乙酸钠，1；硝酸钾0.85；磷酸二氢钾0.136；磷酸氢二钾0.234；氯化镁0.18；三氯化铁0.05；酵母粉0.34。
[0021]优选地，所述步骤S3中，西瓜皮提取液进水流速为40
‑
60mL/h，COD为900
‑
1200mg/L。
[0022]优选地，所述步骤S3中，酸洗废水中硝氮浓度为900
‑
1300mg/L。
[0023]优选地，所述步骤S3中，于室温下进行，西瓜皮提取液平均停留时间为5
‑
8h。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术所采用的西瓜皮，来源广泛，经简单处理后即可做为反硝化的碳源，可替代常用的有机碳源，使得碳源成本大大降低。
[0026]本专利技术所采用的西瓜皮，为农业废弃物，将其应用于废水处理中，可实现“以废治废”，具备突出的生态价值。
[0027]本专利技术所采用的西瓜皮，营养成分丰富，有助于功能微生物生长繁殖以及功能酶活性的提高，进而提升工艺的整体处理效率。
[0028]本专利技术所采用的微生物燃料电池为单室、无膜、以生物为催化剂的柱形结构，设备制造成本低廉。
[0029]本专利技术所述的脱除高浓度硝氮的方法，与传统工艺相比，流程简单，操作方便，工艺条件温和，适合放大及工业化推广。
附图说明
[0030]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0031]图1为西瓜皮(标准化为COD)降解效率随时间的变化规律。
[0032]图2为硝氮的还原效率随时间的变化规律。
[0033]图3为电压输出随时间变化规律。
[0034]图4为本专利技术实施例中微生物燃料电池的结构示意图。
具体实施方式
[0035]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0036]实施例1
[0037]一种基于西瓜皮治理高硝氮酸洗废水的方法，包括以下步骤：
[0038]S1、西瓜皮预处理
[0039]将新鲜的西瓜皮除去最外层绿色薄皮后，切至4cm
×
4cm左右的小块，置于粉碎机内，充分粉碎，得固液混合物；
[0040]将固液混合物用3
‑
5层纱布过滤，取滤液，按0.05
‑
0.1g/100mL的比例加入适量聚合氯化铝后，于室温静置过夜，取上清液，得西瓜皮提取液；
[0041]S2、微生物燃料电池的搭建及启动，该微生物燃料电池系统为无膜结构；
[0042]如图4所示，配置直径为10cm，高为30cm的圆柱形有机玻璃反应器，阳极与阴极均为碳毡(长7cm，宽7cm，厚0.5cm)，阳极直立于反应器底部，阴极直立于反应器上部，阳极与阴极之间的距离为3
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于西瓜皮治理高硝氮酸洗废水的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、西瓜皮预处理将新鲜的西瓜皮除去最外层绿色薄皮后，切至4cm
×
4cm的小块，置于粉碎机内，充分粉碎，得固液混合物；将固液混合物用纱布过滤，取滤液，加入适量絮凝剂后，于室温静置过夜，取上清液，得西瓜皮提取液；S2、微生物燃料电池的搭建及启动配置直径为10cm，高为30cm的圆柱形反应器，阳极与阴极均为碳毡，阳极直立于反应器底部，阴极十字交叉直立于反应器上部，1/4位于液面下，3/4部分在液面以上,阳极与阴极之间的距离为3
‑
5cm，两者之间通过外电阻连接；在阳极区和阴极区分别接种厌氧污泥和活性污泥后，以模拟废水启动，定期更换模拟废水，直至电压输出稳定；S3、连续运行微生物燃料电池启动(挂膜)成功后，以所述西瓜皮提取液为碳源，从反应器底部进入阳极区，经中和沉淀后的含高浓度硝氮的酸洗废水从反应器顶部进入阴极区，进水流速为4
‑
6mL/h，处理后的废水由位于圆柱形反应器中部的排水口排出。2.如权利要求1所述的一种基于西瓜皮治理高硝氮酸洗废水的方法，其特征在于：所述步骤S1中，采用3
‑
5层纱布过滤，絮凝剂用量为0.05
‑
0.1g/100mL。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云龙，郑卉，徐鹏，董思佳，李敏杰，肖继波，陈瑞环，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：