CN116282495B - 一种老窑水电化学处理装置及其应用以及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种老窑水电化学处理装置及其应用以及工艺，包括反应器、阳极和阴极，反应器内设有阳极室和阴极室；阳极和阴极分别通过线路与反应器外的可变电阻箱连接并形成闭合回路。本发明通过阴阳极上微生物新陈代谢作用去除老窑水中的硫酸盐、总氮、氨氮及有机污染物，并产生生物电能，阴极室中的硫酸盐还原菌将老窑水中绝大部分硫酸盐还原，与透过质子交换膜的H⁺相结合产生H₂S，H₂S又与老窑水中重金属离子结合产生金属硫化物沉淀，达到去除重金属离子的目的；同时，硫酸盐还原菌在新陈代谢过程中消耗老窑水中的有机物，使其中的有机物得到有效去除，余下的金属硫化物会在阴极或反应器底部沉积，处理效率高，符合排放标准。

Description

一种老窑水电化学处理装置及其应用以及工艺

技术领域

本发明涉及污水处理设备技术领域，具体涉及一种老窑水电化学处理装置及其应用以及工艺。

背景技术

废弃煤矿数量众多、分布范围广，缺乏后续的管理与妥善的处置，极易引发环保问题，对环境造成持续性的危害，其中老窑水污染就是频繁发生且严重破坏水体安全的主要环境问题之一。因此，如何有效处理老窑水，减少其对周围水体以及环境的危害，对于实现环境和水资源的可持续发展具有重要的意义。

现有技术中老窑水常用的处理方法主要为中和法、物理吸附法、离子交换法以及微生物处理法等。但是，这些传统方法都存在技术短板或者实际应用中的困难，比如产泥量大、药剂投加量难以控制、容易造成二次污染、运营成本高等问题。尤其是老窑水中存在大量硫酸盐、重金属离子、氨氮、有机污染物且pH值较低，污染物成分复杂使得目前常规处理方式难以满足性能和去除效果要求。

微生物燃料电池是一种利用微生物作为催化剂，将污水中的有机污染物和无机盐氧化或还原进行去除，并且可以在处理过程中产生生物电以实现废水处理从耗能向产能的转化的装置。微生物燃料电池系统目前已应用于多种类型污水的处理，如生活废水、抗生素废水、榨菜废水等。微生物燃料电池技术因具有无二次污染、处理效果好、运行成本低，易于操作管理等优点而受到人们青睐，并成为目前研究的热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种老窑水电化学处理装置及其应用以及工艺，旨在解决现有技术中的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种老窑水电化学处理装置，包括反应器、阳极和阴极，所述反应器的内部中空，其内部空间被分隔成相互独立的阳极室和阴极室，所述阳极室的两端分别设有内外贯穿的入口一和出口一，所述阴极室的两端分别设有内外贯穿的入口二和出口二；所述阳极固定安装在所述阳极室内，所述阴极固定安装在所述阴极室内；所述阳极和所述阴极分别通过线路与所述反应器外的可变电阻箱连接并形成闭合回路。

本发明的有益效果是：处理过程中，通过本领域技术人员所能想到的方式将阳极电解质从入口一送入阳极室内，同时将待处理的老窑水从入口二送至阴极室内，利用阳极和阴极的微生物对老窑水进行处理，以去除老窑水中的杂质，使得老窑水的水质达到排放的标准。

本发明通过阴阳极上微生物新陈代谢作用去除老窑水中的硫酸盐、总氮、氨氮及有机污染物，同时产生生物电能，阴极室中的硫酸盐还原菌将老窑水中的绝大部分硫酸盐还原，与透过质子交换膜的H⁺相结合产生H₂S，H₂S又会与老窑水中的重金属离子结合产生金属硫化物沉淀，达到去除重金属离子的目的，处理效率较高，老窑水满足排放标准。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述反应器内还设有相互独立的阳极缓冲室和阴极缓冲室，所述阳极缓冲室与所述阳极室连通，且所述入口一与所述阳极缓冲室连通；所述阴极缓冲室与所述阴极室连通，且所述入口二与所述阴极缓冲室连通。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，反应器的内部结构设计合理，使得阳极电解质和老窑水在进入阳极室和阴极室之前首先分别在阳极缓冲室和阴极缓冲室内进行缓冲，保证阳极电解质和老窑水分别均匀的进入阳极室和阴极室内，进一步提高老窑水处理的效果。

进一步，所述反应器内固定安装有隔板，所述隔板将所述反应器内部的空间分隔成一腔和二腔，所述隔板上均匀间隔设有多个贯穿的导流孔；所述一腔内固定安装有分隔管一，所述分隔管一将所述一腔分隔成所述阳极室和所述阴极室，所述分隔管一上均匀间隔设有若干过水孔，且所述阳极室位于所述阴极室外，所述阳极室与所述阴极室之间安装有质子交换膜；所述二腔内固定安装有分隔管二，所述分隔管二将所述二腔分隔成所述阳极缓冲室和所述阴极缓冲室，且所述阳极缓冲室位于所述阴极缓冲室外。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，利用隔板及两个分隔管将反应器内部的空间分隔成相互独立的阳极室、阴极室、阳极缓冲室以及阴极缓冲室，保证了老窑水的处理效果。

进一步，所述隔板的上表面铺设有透水材料层。

采用上述进一步方案的有益效果是阳极室底部的透水材料层起到减缓阳极电解质进入阳极室流速的作用，防止水流过快对阳极室运转造成干扰；阴极室底部的透水材料层可以减缓老窑水进入阴极室的流速，防止水流过快对阴极室运转造成干扰。

进一步，所述透水材料层的上表面铺设有透水性的垫层。

采用上述进一步方案的有益效果是阳极室底部的垫层起到减缓阳极电解质进入阳极室流速的作用，防止水流过快对阳极室运转造成干扰；阴极室底部的垫层起到减缓老窑水进入阴极室流速的作用，防止水流过快对阴极室运转造成干扰，同时对老窑水起到吸附净化以及过滤的作用。

进一步，所述阳极和所述阴极上分别涂有产电污泥和硫酸盐还原菌。

采用上述进一步方案的有益效果是硫酸盐还原菌在新陈代谢过程中消耗老窑水中的有机物，使其中的有机物得到有效去除，遗留下来的金属硫化物会在阴极或反应器底部沉积，完成老窑水的净化过程，保证老窑水处理的质量。

进一步，所述阳极和/或所述阴极分别为石墨毡电极。

采用上述进一步方案的有益效果是选材合理，进一步保证老窑水处理的效果。

进一步，还包括供给池和循环池，所述供给池和所述循环池分别通过管路一与所述入口一和所述入口二连通，两个所述管路一上分别固定安装有蠕动泵。

采用上述进一步方案的有益效果是处理过程中，供给池提供阳极电解质，循环池提供老窑水，通过两个蠕动泵分别将供给池内的阳极电解质以及循环池内的老窑水分别送至阳极室和阴极室内，实现阳极电解质和老窑水的自动供给，处理效率高。

进一步，还包括回收池，所述回收池通过管路二与所述出口一连通，所述循环池还通过管路三与所述出口二连通。

采用上述进一步方案的有益效果是处理过程中，通过回收池回收处理后的阳极电解质，并通过相应的处理实现阳极电解质的重复利用，降低成本。

本发明还涉及一种采用如上所述的老窑水电化学处理装置在老窑水处理中的应用。

采用上述进一步方案的有益效果是上述处理装置应用于老窑水的处理，处理效率高，且处理效果较佳。

本发明还涉及一种老窑水电化学处理工艺，采用如上所述的处理装置进行处理，具体包括以下步骤：

将阳极电解质从入口一送入阳极室内，同时将待处理的老窑水从入口二送入阴极室内，并利用阳极、阴极以及可变电阻箱形成的闭合回路对老窑水进行处理。

采用上述进一步方案的有益效果是通过阴阳极上微生物新陈代谢作用去除老窑水中的硫酸盐、总氮、氨氮及有机污染物，同时产生生物电能，阴极室中的硫酸盐还原菌将老窑水中的绝大部分硫酸盐还原，与透过质子交换膜的H⁺相结合产生H₂S，H₂S又会与老窑水中的重金属离子结合产生金属硫化物沉淀，达到去除重金属离子的目的；同时，硫酸盐还原菌在新陈代谢过程中消耗老窑水中的有机物，使其中的有机物得到有效去除，遗留下来的金属硫化物会在阴极或反应器底部沉积，完成老窑水的净化过程，处理效率较高，经处理后的老窑水完全满足排放标准。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中反应器的内部结构示意图；

图3为本发明中硫酸盐还原菌还原有机物的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、反应器；2、阳极；3、阴极；4、阳极室；5、阴极室；6、可变电阻箱；7、阳极缓冲室；8、阴极缓冲室；9、隔板；10、质子交换膜；11、产电污泥；12、供给池；13、循环池；14、蠕动泵；15、回收池；16、垫层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供一种老窑水电化学处理装置，包括反应器1、阳极2和阴极3，所述反应器1的内部中空，其内部空间被分隔成相互独立的阳极室4和阴极室5，所述阳极室4的两端分别设有内外贯穿的入口一和出口一，所述阴极室5的两端分别设有内外贯穿的入口二和出口二；所述阳极2固定安装在所述阳极室4内，所述阴极3固定安装在所述阴极室5内；所述阳极2和所述阴极3分别通过线路与所述反应器1外的可变电阻箱6连接并形成闭合回路。

处理过程中，通过本领域技术人员所能想到的方式将阳极电解质从入口一送入阳极室4内，同时将待处理的老窑水从入口二送至阴极室5内，利用阳极2和阴极3的微生物对老窑水进行处理，以去除老窑水中的杂质，使得老窑水的水质达到排放的标准。

优选地，本实施例中，所述阳极2和/或所述阴极3分别为石墨毡电极。该方案选材合理，进一步保证老窑水处理的效果。

本实施例通过阴阳极上微生物新陈代谢作用去除老窑水中的硫酸盐、总氮、氨氮及有机污染物，同时产生生物电能，阴极室中的硫酸盐还原菌将老窑水中的绝大部分硫酸盐还原，与透过质子交换膜的H⁺相结合产生H₂S，H₂S又会与老窑水中的重金属离子结合产生金属硫化物沉淀，达到去除重金属离子的目的，处理效率较高，老窑水满足排放标准。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例中，所述反应器1内还设有相互独立的阳极缓冲室7和阴极缓冲室8，所述阳极缓冲室7与所述阳极室4连通，且所述入口一与所述阳极缓冲室7连通；所述阴极缓冲室8与所述阴极室5连通，且所述入口二与所述阴极缓冲室8连通。

该方案结构简单，反应器1的内部结构设计合理，使得阳极电解质和老窑水在进入阳极室4和阴极室3之前首先分别在阳极缓冲室7和阴极缓冲室8内进行缓冲，保证阳极电解质和老窑水分别均匀的进入阳极室4和阴极室5内，进一步提高老窑水处理的效果。

实施例3

在实施例2的基础上，本实施例中，所述反应器1内固定安装有隔板9，所述隔板9将所述反应器1内部的空间分隔成一腔和二腔，所述隔板9上均匀间隔设有多个贯穿的导流孔；所述一腔内固定安装有分隔管一，所述分隔管一将所述一腔分隔成所述阳极室4和所述阴极室5，所述分隔管一上均匀间隔设有若干过水孔，且所述阳极室4位于所述阴极室5外，所述阳极室4与所述阴极室5之间安装有质子交换膜10；所述二腔内固定安装有分隔管二，所述分隔管二将所述二腔分隔成所述阳极缓冲室7和所述阴极缓冲室8，且所述阳极缓冲室7位于所述阴极缓冲室8外。

该方案结构简单，设计合理，利用隔板9及两个分隔管将反应器内部的空间分隔成相互独立的阳极室4、阴极室5、阳极缓冲室7以及阴极缓冲室8，保证了老窑水处理的质量。

优选地，本实施例中，上述反应器1优选圆筒状结构，且隔板9优选圆形板，其直径与反应器1的内径相等，设计合理，保证反应器1内各个区域的密封性。

另外，分隔管一和分隔管二分别采用PVC管。

优选地，本实施例中，上述入口二和出口二优选分别位于反应器1两端的中心处，即阴极缓冲室8和阴极室5对应端的中心处，保证处理的效果。

上述入口二和出口二也可以不设置在反应器1两端的中心处，但是这种方案对老窑水的处理效果不如上述方案。

反应器1是一个内径为10 cm、高为20 cm的有机玻璃柱体，内部中心处由下到上依次设置一根内径为6 cm、高为5 cm的上下贯通的薄壁PVC管（即分隔管一），一个直径为10cm、均匀开满3 mm的导流孔、开孔率约为80%的圆形薄玻璃隔板，一根内径为6 cm、高分别为15 cm的上下贯通的管壁上均匀开满5 mm的孔、开孔率约为60%～70%的薄壁PVC管（即分隔管二），且分隔管一、隔板以及分隔管二同轴分布。

优选地，本实施例中，质子交换膜10需要预先经过预处理活化，活化过程为：将质子交换膜10（PEM）依次置于30%H₂O₂、超纯水和0.5M H₂SO₄溶液中煮沸30分钟，以此来去除表面上的所有杂质。

实施例4

在实施例3的基础上，本实施例中，所述隔板9的上表面铺设有透水材料层。

阳极室4底部的透水材料层起到减缓阳极电解质进入阳极室4流速的作用，防止水流过快对阳极室4运转造成干扰；阴极室5底部的透水材料层起到减缓老窑水进入阴极室5流速的作用，防止水流过快对阴极室5运转造成干扰。

优选地，本实施例中，上述透水材料层优选透水棉，或者其他适宜的透水材料。

实施例5

在实施例3至实施例4任一项的基础上，本实施例中，所述透水材料层的上表面铺设有透水性的垫层16。

阳极室4底部的垫层起到减缓阳极电解质进入阳极室4流速的作用，防止水流过快对阳极室4运转造成干扰，同时具有过滤杂质的作用；阴极室5底部的垫层起到减缓老窑水进入阴极室5流速的作用，防止水流过快对阴极室5运转造成干扰，阴极室5底部的垫层可以对老窑水起到吸附净化以及过滤的作用。

优选地，本实施例中，上述垫层16优选石英砂或石英砂活性炭混合物。

优选地，本实施例中，阴极缓冲室8的有效容积约为141 mL，阳极缓冲室7的有效容积约为251 mL。阴极室5的底部填装4 cm厚的等体积的石英砂和活性炭纤维混合垫层，石英砂粒径为0.8～1.0 mm，活性炭纤维规格为3 mm×3 mm，装填后阴极室5承载水体的有效高度约为11 cm，有效容积约为311 mL；阳极室4的底部依次铺设3 cm厚的石英砂垫层和2 cm厚的厌氧污泥，装填后阳极室4承载水体的有效高度约为10 cm，有效容积约为500 mL。

实施例6

在上述各实施例的基础上，本实施例中，所述阳极2和所述阴极3上分别涂有产电污泥11和硫酸盐还原菌。

硫酸盐还原菌在新陈代谢过程中消耗老窑水中的有机物，使其中的有机物得到有效去除，遗留下来的金属硫化物会在阴极或反应器底部沉积，完成老窑水的净化过程，保证老窑水处理的质量。

选用质轻、成本低、保持性好的石墨毡电极，为提高阴极室5与阳极室4微生物的接种效果，缩短整个微电极反应装置的启动时间，将阴阳极分别于硫酸盐还原菌和产电污泥中浸泡7天；外接可变电阻箱可以通过调节外接电阻，控制微电极反应装置输出电压与电流大小，改变老窑水的处理效果，实现老窑水的最佳处理方案。

优选地，本实施例中，阴极3和阳极2分别采用16 cm×9 cm、26 cm×9 cm的长方形石墨毡作为电极基底，并分别卷成内径为4 cm和8 cm的圆柱形，重合处约为1 cm，阴极3和阳极2与质子交换膜10之间的距离相同，均为1 cm左右。阴极石墨毡和阳极石墨毡使用前依次经过超纯水、无水乙醇、超纯水超声清洗后，60℃烘干，随后将阴极石墨毡和阳极石墨毡分别在取样的厌氧污泥硫酸盐还原菌中浸泡7 天，以便微生物于石墨毡孔隙中附着，缩短启动时间。

另外，阳极室4内的垫层16上铺设有一层产电污泥11，该产电污泥11是培养产电微生物的，用到的是污泥中的微生物，微生物是有活性的。

实施例7

在上述各实施例的基础上，本实施例还包括供给池12和循环池13，所述供给池12和所述循环池13分别通过管路一与所述入口一和所述入口二连通，两个所述管路一上分别固定安装有蠕动泵14。

处理过程中，供给池12提供阳极电解质，循环池13提供老窑水，通过两个蠕动泵14分别将供给池12内的阳极电解质以及循环池13内的老窑水分别送至阳极室4和阴极室5内，实现阳极电解质和老窑水的自动供给，处理效率高。

循环池13的尺寸为0.1 m×0.1 m×0.1 m，有效容积为1 L的长方体容器所构成。向其中加入1 L的待处理老窑水，其通过对应的蠕动泵14以特定的水力停留时间送入反应器1内的阴极缓冲区8。经过一轮处理后的老窑水，通过出口二重新流入到循环池13中，构成老窑水循环处理系统。

实施例8

在实施例7的基础上，本实施例还包括回收池15，所述回收池15通过管路二与所述出口一连通，所述循环池13还通过管路三与所述出口二连通。

处理过程中，通过回收池15回收处理后的阳极电解质，并通过相应的处理实现阳极电解质的重复利用，降低成本。

阳极电解质流入回收池15，经过重新加入适量培养基后，可重新作为阳极电解质使用。

优选地，本实施例中，供给池12和回收池1的尺寸均为0.2 m×0.1 m×0.1 m，有效容积为2 L的长方体容器所构成。可随时向供给池12中加入一定量的阳极电解质，电解质经蠕动泵14以特定的水力停留时间阳极缓冲室7。反应后的阳极电解质经出口一排入回收池15，经过对所排放出的电解质中的各物质含量进行测定后，重新加入定量的各物质使阳极电解质满足使用标准，以此到达循环使用的目的。

阳极电解质的构成为：4.0986 g/L的 Na₂HPO₄、2.544 g/L 的Na₂H₂PO₄、0.31 g/L的NH₄Cl、0.13 g/L的 KCl以及0.06 g/L 的CaCl₂。同时，为保证阳极电解质中碳源充足，向阳极电解质中加入葡萄糖，使得阳极电解质的化学需氧量（COD）达到1000 mg/L。

按上述方法配置的阳极电解质后引入供给池12内，在循环池13中加入硫酸盐还原菌液体培养基，采用间歇进水的方式泵送阳极电解质和硫酸盐还原菌液体培养基至反应器1中进行微电极装置启动工作，四小时后使用高速数据采集卡每隔1 min记录一次电压并记录于计算机中，并使用程序化的数据采集系统将30 min的平均值作为输出电信号。以5 天为一个周期，更换阳极缓冲液和阴极SRB培养基，并在此期间观察所收集的电压规律，绘制电压曲线图。待观察到连续三个周期内电压曲线呈现相同的起伏规律，意味着微电极系统成功启动，可以进行老窑水处理。

所述微电极系统成功启动后，重新更换供给池12中的阳极电解质，将循环池13装满待处理的老窑水，通过调节对应的蠕动泵14控制水力停留时间，将阳极水力停留时间预设为12 h，阴极水力停留时间预设为24 h。阳极电解质和老窑水分别从供给池12和循环池13中进入阳极缓冲室7和阴极缓冲室8，随后通过阳极透水材料和阴极透水材料进入阳极室4和阴极室5。阳极电解质透过阳极垫层，在阳极室4中通过产电污泥作用，发生氧化反应，为阴极硫酸盐还原提供充足的H⁺，反应结束后的阳极电解质通过出口一流出至回收池15进行回收利用。老窑水通过阴极垫层的吸附和过滤作用实现预处理后，由硫酸盐还原菌将其中硫酸盐、氨氮、总氮和有机污染进行处理，重金属离子形成金属硫化物沉淀去除，提升pH值至中性，老窑水经过一轮处理后由出口二流出至循环池13，依此循环处理至本反应周期结束 （通过监测阴极电解质中循环池老窑水的常规指标，特别是硫酸盐含量，所有指标均符合地表水环境质量标准（GB 3838-2002 ）的Ⅴ类标准后，标志反应完全结束）。

利用上述微电极老窑水处理装置对某涌水点不同批次的老窑水进行处理，其进、出水水质指标如下表1所示。

表1 进出水水质指标（mg/L）

根据上述表格中的数据可知，经本实施例所述的微电极老窑水处理装置的出水水质的常规指标均符合地表水环境质量标准（GB 3838-2002 ）的Ⅴ类标准，具有较好的污水处理效果。

实施例9

在上述各实施例的基础上，本实施例还涉及一种采用如上所述的老窑水电化学处理装置在老窑水处理中的应用。

上述处理装置应用于老窑水的处理，处理效率高，且处理效果较佳。

实施例10

在上述各实施例的基础上，本实施例还提供一种老窑水电化学处理工艺，采用如上所述的处理装置进行处理，具体包括以下步骤：

将阳极电解质从入口一送入阳极室4内，同时将待处理的老窑水从入口二送入阴极室5内，并利用阳极2、阴极3以及可变电阻箱6形成的闭合回路对老窑水进行处理。

通过阴阳极上微生物新陈代谢作用去除老窑水中的硫酸盐、总氮、氨氮及有机污染物，同时产生生物电能，阴极室中的硫酸盐还原菌将老窑水中的绝大部分硫酸盐还原，与透过质子交换膜的H⁺相结合产生H₂S，H₂S又会与老窑水中的重金属离子结合产生金属硫化物沉淀，达到去除重金属离子的目的；同时，硫酸盐还原菌在新陈代谢过程中消耗老窑水中的有机物，使其中的有机物得到有效去除，遗留下来的金属硫化物会在阴极或反应器底部沉积，完成老窑水的净化过程，处理效率较高，经处理后的老窑水完全满足排放标准。

由于老窑水的有机物主要是多环芳烃（PAHs），多环芳烃是一类广泛分布于天然环境中的持久性有机污染物（POPs）。通常是指两个或两个以上苯环以线状、角状或簇状排列化合物。

硫酸盐还原菌是一类与硫酸盐还原反应相关的细菌的统称，其特点是以有机物为电子供体，以硫酸根离子为最终电子受体，通过有机物的厌氧消化获得细胞物质，从而维持生命所需的能量。而在硫酸盐还原体系中，硫酸盐还原菌以有机物中的碳源获取能量和生存的必备条件之一，从而将有机物转化为简单的、易降解的化合物或者二氧化碳和水，以减少有机物对环境的影响。

因此，本实施例中采用的硫酸盐还原菌为脱硫肠状菌属，上述脱硫肠状菌属在新陈代谢的过程中主要是以老窑水中有机物的多环芳烃作为碳源，从而消耗有机物，具体消耗过程参见图3。

在此过程中以老窑水中的化学需氧量COD来判定其中被氧化的还原性物质的量。其中，化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质（一般为有机物）的氧当量。

本发明的工作原理如下：

（1）阳极电解质和待处理的老窑水由两个蠕动泵14分别送入阳极缓冲室7和阴极缓冲室8内；

（2）经过缓冲后的阳极电解质和老窑水通过隔板9上的导流孔均匀流入阳极室4和阴极室5，同时通过两个透水材料层及两个垫层；

（3）接种硫酸盐还原菌的阴极3和产电污泥的阳极2通过构成闭合电路能够实现对老窑水的处理以及阳极电解质的利用，并且产生生物电能；通过蠕动泵14调节水力时间以及调节外接可变电阻箱6改变外接电阻值，提升老窑水的处理效果；

（4）阳极电解质和老窑水分别从出口一和出口二流出反应器1，老窑水流入循环池13，并通过对应蠕动泵14重新送入反应器1内，如此循环，直至反应完全结束；阳极电解质流入回收池15。

本发明提供了一种结构简单、易于操作、运营成本低、可显著提高老窑水处理效果的微电极老窑水处理系统及工艺。

需要说明的是，本发明所涉及到的各个电子部件均采用现有技术，并且上述各个部件与控制器电连接，控制器与各个部件之间的控制电路为现有技术。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种老窑水电化学处理装置，其特征在于：包括反应器（1）、阳极（2）和阴极（3），所述反应器（1）的内部中空，其内部空间被分隔成相互独立的阳极室（4）和阴极室（5），所述阳极室（4）的两端分别设有内外贯穿的入口一和出口一，所述阴极室（5）的两端分别设有内外贯穿的入口二和出口二；所述阳极（2）固定安装在所述阳极室（4）内，所述阴极（3）固定安装在所述阴极室（5）内；所述阳极（2）和所述阴极（3）分别通过线路与所述反应器（1）外的可变电阻箱（6）连接并形成闭合回路；

所述反应器（1）内还设有相互独立的阳极缓冲室（7）和阴极缓冲室（8），

所述阳极缓冲室（7）与所述阳极室（4）连通，且所述入口一与所述阳极缓冲室（7）连通；所述阴极缓冲室（8）与所述阴极室（5）连通，且所述入口二与所述阴极缓冲室（8）连通；

所述反应器（1）内固定安装有隔板（9），所述隔板（9）将所述反应

器（1）内部的空间分隔成一腔和二腔，所述隔板（9）上均匀间隔设有多个贯穿的导流孔；所述一腔内固定安装有分隔管一，所述分隔管一将所述一腔分隔成所述阳极室（4）和所述阴极室（5），所述分隔管一上均匀间隔设有若干过水孔，且所述阳极室（4）位于所述阴极室（5）外，所述阳极室（4）与所述阴极室（5）之间安装有质子交换膜（10）；所述二腔内固定安装有分隔管二，所述分隔管二将所述二腔分隔成所述阳极缓冲室（7）和所述阴极缓冲室（8），且所述阳极缓冲室（7）位于所述阴极缓冲室（8）外；

所述阳极（2）和所述阴极（3）上分别涂有产电污泥（11）和硫酸盐还原菌。

2.根据权利要求1所述的老窑水电化学处理装置，其特征在于：所述隔板（9）的上表面固定安装有透水材料层。

3.根据权利要求2所述的老窑水电化学处理装置，其特征在于：所述透水材料层的上表面铺设有透水性的垫层（16）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的老窑水电化学处理装置，其特征在于：还包括供给池（12）和循环池（13），所述供给池（12）和所述循环池（13）分别通过管路一与所述入口一和所述入口二连通，两个所述管路一上分别固定安装有蠕动泵（14）。

5.根据权利要求4所述的老窑水电化学处理装置，其特征在于：还包括回收池（15），所述回收池（15）通过管路二与所述出口一连通，所述循环池（13）还通过管路三与所述出口二连通。

6.一种采用如权利要求1-5任一项所述的老窑水电化学处理装置在老窑水处理中的应用。

7.一种老窑水电化学处理工艺，采用如权利要求1-5任一项所述的处理装置进行处理，其特征在于，具体包括以下步骤：

将阳极电解质从入口一送入阳极室（4）内，同时将待处理的老窑水从入口二送入阴极室（5）内，并利用阳极（2）、阴极（3）以及可变电阻箱（6）形成的闭合回路对老窑水进行处理。