【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢铁酸洗废水处理领域，具体涉及一种利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法及应用。
技术介绍
1、钢铁产业是我国国民经济的重要支柱产业，但是其巨大的生产规模也造成了对环境的高污染。其中，钢铁酸洗废液是钢铁产业产出的一类代表性污染物，其具有强毒强酸性，对环境危害极大，而中国每年产生的酸洗废液多达百万立方米，且排放量逐年增加。将钢铁酸洗废液作为危废处理，需高昂的成本。钢铁酸洗废液中含有高浓度的剩余酸和铁盐，是能够被回收利用的资源。因此，探究如何对钢铁酸洗废液进行资源化利用也具备重大的意义。
2、生物电化学系统是一种新兴的、低碳的污水处理和产能平台。在生物阳极，微生物可在新陈代谢的过程中，将污水中有机物的化学能转换为电能。在双室生物电化学体系的启动阶段，阴极通常使用铁氰化钾作为电子受体。其具有毒性导致工艺操作难度和危险性都较高，易造成二次污染。此外，生物电化学体系中应用时还需要添加大量的缓冲盐抑制阴极ph的上升，其成本较高且易造成试剂浪费。可见，使用上述试剂作为启动液不符合当下可持续发展的环保理念。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的不足，本专利技术将钢铁酸洗废液代替目前常用的铁氰化物作为生物电化学的阴极启动液，利用钢铁酸洗废液为生物电化学装置的启动提供fe(ii)离子和氢离子等关键性离子。本专利技术在保留了利用生物电化学体系低碳高效产电优点的同时，大大减少了启动生物电化学体系所需的缓冲盐等药剂的投加量，并有效减轻了由阴极液所造成的污染。随后作为
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供了一种利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，包括以下步骤：
4、(1)在生物电化学装置的阳极室加入厌氧颗粒污泥和营养液，调节阳极室的阳极液ph为6.5-8；在生物电化学装置的阴极室加入待处理钢铁酸洗废液；阴极室和阳极室采用阳离子交换膜隔开；
5、(2)使用900-1100ω的电阻连接阴极与阳极，设置多个反应周期，在每个周期启动至反应结束的整个时期测量电压变化，当观察到电压数据下降至停滞不动时结束该反应周期，更换阳极液，进行下一反应周期；当电极体系存在高于0.6v的电压时启动成功，即钢铁酸洗废液处理完毕。
6、本专利技术的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法的步骤(2)中，所述电压数据下降至停滞不动指的是电压数据基本保持不变，即电压变化的幅度小于10％。
7、钢铁酸洗废液本身具备较强的酸性，其作为阴极启动液时无需额外添加酸和缓冲盐，节省了大量药剂成本。同时，钢铁酸洗废液在经过生物电化学处理后，酸度降低且二价铁浓度升高，可以成为其他水处理工艺如混凝过程、芬顿处理中的药剂。进一步提升钢铁酸洗废液的价值，实现可持续运作的技术目标。本专利技术将钢铁酸洗废液作为生物电化学体系的阴极启动液，探索出了一条资源化利用钢铁酸洗废液的新路线。相比于现有技术，本专利技术在保留生物电化学体系低碳处理废水并高效产电的优势的同时，还进一步节省了技术成本，减少了二次污染。将钢铁酸洗废液从危废转化为了生物电化学体系的启动液和混凝过程及芬顿处理中的药剂，实现了钢铁废液处理需投入高昂成本到通过形成水处理药剂而盈利。
8、优选地，所述营养液成分包括：(9-10)g/l无水磷酸氢二钠，(8.5-9.5)g/l磷酸二氢钾，(0.4-0.6)g/l氯化铵，(1.2-1.8)g/l乙酸钠。
9、优选地，所述厌氧颗粒污泥的vss/tss为0.8±0.1，本专利技术对厌氧污泥的来源并不做具体的限定，可采用市售的厌氧颗粒污泥。在本专利技术的一些具体实施例中，采用的厌氧颗粒污泥为市售厌氧颗粒污泥，品牌为紫坤环保，其颗粒大小均匀，颗粒直径为0.5-2.5mm；颗粒污泥沉降速度为50-150m/h；颗粒度>70％；vss/tss为0.8±0.1；污泥强度大，抗有机负荷能力强。
10、优选地，所述颗粒污泥与营养液的体积比为1：(1-1.2)。
11、优选地，所述钢铁酸洗废液的成分包括：(120-800)mg/l h+、(3000-70000)mg/lfe3+、(2000-20000)mg/l fe2+、(40000-207410)mg/l cl-、(200-980)mg/l so42、(150-760)mg/lno3-、(3-16)mg/l mn。
12、优选地，所述阳极液和阴极液的体积比为1：(0.7-1)。
13、优选地，所述生物电化学装置的阳极材料为碳刷，所述阴极为以碳毡为基底、纯乙炔黑-ptfe烧结制备形成的碳电极。
14、优选地，步骤(2)中，设置3-5个反应周期，每个周期的时间为5-7天。
15、本专利技术第二方面提供了所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法在制备混凝药剂中的应用。
16、所述应用中，将所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法处理后的钢铁酸洗废液作为混凝剂用于废水的混凝处理中。
17、本专利技术第三方面提供了所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法在类芬顿处理污水中的应用。
18、所述应用中，将所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法处理后的钢铁酸洗废液作为类芬顿处理的药剂用于废水的类芬顿处理中。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
20、1.现有对于生物电化学启动的研究通常需消耗铁氰化物和缓冲盐等药剂。本专利技术将钢铁酸洗废液作为阴极液(启动液)，其自身具备强酸性，无需添加额外的酸来维持阴极液的酸性条件。同时也节省了大量为中和酸添加的缓冲盐，使运行成本更低，经济性更高。
21、2.经实验研究表明，在进行生物电化学反应的过程中，相较于具有相同浓度fe(iii)的fecl3(ph＝1-1.6)，钢铁酸洗废液在保留了能够快速启动电化学反应优势的同时，展现出了更为良好的产电效果。这是因为钢铁酸洗废液中有高浓度的fe(iii)作为电子受体，生成更多的fe(ii)以及更多的电能，由此可见，用钢铁酸洗废液作为阴极液进一步提升了生物电化学体系的产电能力。
22、3.钢铁酸洗废液在经过生物电化学反应后，生成了丰富的fe(ii)，而fe(ii)通常用于作为污水混凝处理的材料。经实验数据表明，在混凝处理中，相比于未经生物电化学处理的酸洗废液，混凝效果变好。其原因为，钢铁酸洗废液在生物电化学反应中，其h+被消耗，碱度上升，当将其加入到需要混凝处理的污水中时，能够做到在保证混凝处理所需的fe(ii)加入的同时，并不会对水体的ph有过大的影响，使水体ph的范围保持在利于fe(ii)水解生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，所述营养液成分包括：(9-10)g/L无水磷酸氢二钠，(8.5-9.5)g/L磷酸二氢钾，(0.4-0.6)g/L氯化铵，(1.2-1.8)g/L乙酸钠。
3.根据权利要求2所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，所述厌氧颗粒污泥的VSS/TSS为0.8±0.1；所述颗粒污泥与营养液的体积比为1：(1-1.2)。
4.根据权利要求1所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，所述钢铁酸洗废液的成分包括：(120-800)mg/LH+、(3000-70000)mg/LFe3+、(2000-20000)mg/LFe2+、(40000-207410)mg/L Cl-、(200-980)mg/L SO42、(150-760)mg/LNO3-、(3-16)mg/LMn。
5.根据权利要求4所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗
6.根据权利要求1所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，所述生物电化学装置的阳极材料为碳刷；所述阴极为以碳毡为基底、纯乙炔黑-PTFE烧结制备形成的碳电极。
7.根据权利要求1所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，步骤(2)中，设置3-5个反应周期，每个周期的时间为5-7天。
8.权利要求1-7任一项所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法在制备混凝药剂中的应用。
9.权利要求1-7任一项所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法在类芬顿处理污水中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，所述营养液成分包括：(9-10)g/l无水磷酸氢二钠，(8.5-9.5)g/l磷酸二氢钾，(0.4-0.6)g/l氯化铵，(1.2-1.8)g/l乙酸钠。
3.根据权利要求2所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，所述厌氧颗粒污泥的vss/tss为0.8±0.1；所述颗粒污泥与营养液的体积比为1：(1-1.2)。
4.根据权利要求1所述的利用生物电化学体系资源化处理钢铁酸洗废液的方法，其特征在于，所述钢铁酸洗废液的成分包括：(120-800)mg/lh+、(3000-70000)mg/lfe3+、(2000-20000)mg/lfe2+、(40000-207410)mg/l cl-、(200...
【专利技术属性】
技术研发人员：王冠，吴麦垒，江佳怡，杨晓敏，施喆鑫，王紫梅，龙燕冉，陈骏杰，张卓婷，陈晓欢，许燕滨，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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