【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微生物電化學，具體涉及了一種生物電化學電極及其在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，該生物電化學電極能夠提高難降解廢水的可生化性。
技術介紹
1、生物電化學系統作為一種兼顧廢水處理及能源產生的可持續發展技術，其已在難降解廢水預處理中展現了巨大潛力。工作原理為系統的陽極電化學活性細菌氧化廢水中的有機底物產生電子，隨后經外電路傳遞至陰極作用于難降解物質的還原反應，達到高效去除難降解污染物的目的。同時，當施加額外電壓可定向強化降解廢水中的有機物。因此，該系統具有外加能量低，處理效能高等優勢。
2、電極是生物電化學系統結構和功能的關鍵部分，其可以促進電化學活性細菌進行電子轉移，進而加速難降解污染物的降解。陽極為電化學活性微生物代謝提供了場所，并通過陽極反應降低了陰極電勢，從而間接影響了污染物的降解效率。陰極作為電子給體，直接影響著難降解污染物的還原效率。與陽極一樣，陰極對微生物-電極相互作用所形成的生物膜也有重要影響。通常，電極表面反應很大程度上取決于所用電極材料的特性。在過去的幾十年中，電極主要由碳基材料制成，例如碳刷，碳布，碳纖維氈，石墨顆粒等，這些材料具有比表面積大，耐腐蝕，生物相容性好和穩定性高的特點。同時，采用氮摻雜、碳納米管負載、導電聚合物修飾等方法改變不銹鋼材料特性的研究多有報道。然而，由于采用傳統碳基材料和改性修飾不銹鋼電極都存在經濟可行性較差等缺陷，導致它們難以應用于實際大規模的難降解廢水預處理當中，而且還存在生物持留性低、處理效能差等不足的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是克服現有技術的不足，提供了一種改進的生物電化學電極及其在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，該新型的生物電化學電極能夠提高難降解廢水可生化性，其能夠解決上述現有技術中所存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創造條件。
2、為達到上述目的，本專利技術采用的一種技術方案是：
3、一種具有弧形結構的生物電化學電極，其包括相對設置的陽極和陰極，所述陽極、所述陰極分別形成有至少一個弧型子電極；且所述陽極、所述陰極中，各自的所述弧型子電極的圓心角角度獨立地為60°-180°。
4、根據本專利技術的一些優選方面，各自的所述弧型子電極的圓心角角度獨立地為120°-180°。
5、本專利技術中，各自的所述弧型子電極的圓心角角度若小于60°，對于生物持留性改善不明顯，同時生物相容性不佳，且難以較好地促進電化學活性細菌生物膜的形成；各自的所述弧型子電極的圓心角角度若大于180°，會造成死亡菌種以及雜質菌、懸浮顆粒等堆積，阻礙電化學活性菌的富集，且會嚴重降低電子傳遞速率。
6、根據本專利技術的一些優選方面，所述陽極、所述陰極分別形成有至少兩個弧型子電極，且所述陽極、所述陰極中，各自的兩兩相鄰的所述弧型子電極之間形成有直線電極，該直線電極可以避免相鄰的弧型子電極之間產生干擾，同時還可以給后期固定陽極和陰極預留位置。
7、根據本專利技術的一些優選方面，所述陽極與所述陰極相互平行。
8、根據本專利技術的一些優選方面，所述陽極與所述陰極之間的距離為0.001-3mm。
9、根據本專利技術的一些優選方面，所述生物電化學電極還包括設置在所述陽極與所述陰極之間的絕緣塑料隔層。
10、根據本專利技術的一些優選方面，所述絕緣塑料隔層的厚度為0.001-3mm。
11、根據本專利技術的一些優選方面，所述陽極、所述絕緣塑料隔層和所述陰極三者依次疊加貼合。
12、本專利技術中，所述陽極與所述陰極之間的距離可以由絕緣塑料隔層的厚度來決定，也即當所述陽極、所述絕緣塑料隔層和所述陰極三者依次疊加貼合時，所述陽極與所述陰極之間的距離就是絕緣塑料隔層的厚度；而絕緣塑料隔層可以避免在使用過程中，陽極和陰極直接發生短路，同時還可以提升整體相對位置關系的穩定性。
13、根據本專利技術的一些優選方面，所述生物電化學電極還包括用于將所述陽極、所述陰極和所述絕緣塑料隔層三者相對固定的固定件，所述固定件采用絕緣材料制成。
14、在本專利技術的一些實施方式中，所述固定件可以為絕緣塑料扎帶，采用絕緣塑料扎帶穿孔固定。
15、根據本專利技術的一些優選方面，所述陽極、所述陰極的材料均為不銹鋼纖維氈，其相較于傳統碳基電極更具經濟性，耐腐蝕性；較普通不銹鋼網更具生物相容性，導電性；且經濟性佳，獲取簡單，可操作性強。在本專利技術的一些實施方式中，所述不銹鋼纖維氈可以為過濾精度400μm的316型不銹鋼纖維氈。
16、本專利技術提供的又一技術方案：一種處理難降解廢水的生物電化學裝置，所述裝置包括上述所述的具有弧形結構的生物電化學電極，且所述陽極、所述陰極分別沿豎直方向延伸。
17、根據本專利技術的一些優選方面，所述生物電化學電極設置在厭氧式反應器中；更優選地，厭氧式反應器為上流式厭氧污泥床，其高徑比為5-15∶1。
18、由于上述技術方案運用，本專利技術與現有技術相比具有下列優點：
19、本專利技術基于現有技術中的生物電化學電極存在的經濟可行性較差、生物持留性、處理效能等不足的問題，創新地提供了一種改進的設置有弧型子電極的陰陽兩極，并且限定了各自的所述弧型子電極的圓心角角度獨立地為60°-180°，不僅提升了電極的生物相容性，而且可以在水流的作用下將死亡菌種以及雜質菌、懸浮顆粒有效去除，進而促進了電化學活性細菌生物膜的形成及其穩定性，同時本專利技術的陰陽兩極還可以設置地更近，加快了電極之間的電子傳遞效率，得到較高的電流密度，從而使得本專利技術的電極可以應用于難降解廢水的預處理當中，可有效地提升廢水的可生化性，為后端生物處理段緩解處理負擔。
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1.一種具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述生物電化學電極包括相對設置的陽極和陰極，以及設置在所述陽極與所述陰極之間的絕緣塑料隔層，所述陽極、所述絕緣塑料隔層和所述陰極三者依次疊加貼合；
2.根據權利要求1所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述陽極與所述陰極相互平行。
3.根據權利要求1或2所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述陽極、所述陰極分別沿豎直方向延伸。
4.根據權利要求1所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述絕緣塑料隔層的厚度為0.001-3mm；
5.根據權利要求4所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述固定件為絕緣塑料扎帶。
6.根據權利要求1所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，在所述應用中，將所
7.根據權利要求6所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述厭氧式反應器為上流式厭氧污泥床，其高徑比為5-15∶1。
8.根據權利要求6所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，在所述應用中，采用如下方法將所述具有弧形結構的生物電化學電極應用于上流式厭氧污泥床中處理難降解廢水，具體包括：
9.根據權利要求8所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述的厭氧活性污泥的污泥濃度為2000-3000mg/L；和/或，所述難降解廢水生化性的BOD5/COD＝0.1～0.2。
10.一種具有弧形結構的生物電化學電極，其特征在于，所述生物電化學電極包括相對設置的陽極和陰極，以及設置在所述陽極與所述陰極之間的絕緣塑料隔層，所述陽極、所述絕緣塑料隔層和所述陰極三者依次疊加貼合；
...【技術特征摘要】
1.一種具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述生物電化學電極包括相對設置的陽極和陰極，以及設置在所述陽極與所述陰極之間的絕緣塑料隔層，所述陽極、所述絕緣塑料隔層和所述陰極三者依次疊加貼合；
2.根據權利要求1所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述陽極與所述陰極相互平行。
3.根據權利要求1或2所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述陽極、所述陰極分別沿豎直方向延伸。
4.根據權利要求1所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述絕緣塑料隔層的厚度為0.001-3mm；
5.根據權利要求4所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化學裝置中的應用，其特征在于，所述固定件為絕緣塑料扎帶。
6.根據權利要求1所述的具有弧形結構的生物電化學電極在處理難降解廢水的生物電化...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳重軍，朱國營，謝嘉瑋，馬楫，李宇慶，林振鋒，陳侃，
申請(專利權)人：江蘇蘇凈集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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