生物“加速器”-水解酸化耦合强化偶氮染料废水脱毒增效技术与装备

成果编号：28626

价格：面议

完成单位：盐城工学院

单位类别：其他高校

完成时间：2021年

成熟程度：试生产阶段

服务产业领域：装备制造、能源环保

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发布人：ycchtm 离线

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根据生物化学中氧化还原电势决定污染物还原潜势的原理，加快体系的还原反应速率需要有额外的有机或无机电子供体输入。由此，本研究团队提出了一种生物电化学辅助加速难降解有机物定向还原的生物“加速器”（ Biocatalyzed electrolysis）原理和方法，即生物电化学体系的阴极作为无机电子供体，通过控制阴极电势，提供“额外”电子（还原力），加速污染物还原分解。偶氮有机物在阳极接受来自共基质氧化而来的电子然后接受从外电路传递到阴极的电子，从而能够还原断裂其偶氮键进行脱毒脱色。目前，国内外尚无建成的相关的工程示范先例，课题组正筹划将技术工程化应用于染料废水处理，规模化应用的关键在于建立有效的产品化设计和工业化设备，尚需突破以下3个技术壁垒：（1）针对染料废水多元偶氮类污染物并存特性，构建脱毒生物增效设备的微生物电解组件。（ 2）针对工程化应用，优化设计生物“加速器”模块形成成套设备。需对规模化应用的设备进行工业优化设计，包括反应器的外观构型以及人机界面优化设计，使设备趋于产品化；（ 3）构建生物“加速器”复合水解酸化系统及调控策略。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新技术、新工艺、新产品、新装备

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务、技术入股、人才培养、共建载体

参与活动： 2021年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动首届江苏产学研合作对接大会

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 0 项
已授权专利,其中:发明专利 17 项
专利号:
ZL201310680884.5.
ZL201310375066.4.
ZL201110183304.2.
ZL200810235113.4.
ZL201410829927.6.
ZL201410853541.9.
ZL201510293835.5.
ZL201610485592.X.
ZL201610305508.1.
ZL201510828181.1.
ZL201510507637.4.
ZL201610551484.8.
ZL201610552886.X.
ZL201210056821.8.
ZL201110343670.X.
ZL201210512259.5.

成果简介

成果概况

创新要点

（ 1）毒性难降解染料废水处理一直是环境工程领域亟待解决的难题。事实上，对于染料废水生物处理而言，预处理环节尤为重要。采用合适的预处理技术解决难降解废水的脱毒、提高可生化性等问题，然后进入常规生化处理工艺是一个公认的有效技术模式。本课题提出的废水脱毒增效处理技术思路不同于以往，旨在将生物“加速器”集成在水解酸化工艺中，目的是促进、诱导和增强水解酸化对难降解废水的生物预处理能力。这一技术创新，国内外尚无先例，研究成果将填补该领域研究的空白，研究成果有可能对染料废水处理产生重要突破。（ 2）提出突破传统的生物电解复合水解酸化工艺技术理念。理论上，生物电催化系统可以与污水处理和污泥处理以多种形式结合。本研究率先提出生物“加速器” -水解酸化耦合理念，极具创新性，为毒性难降解废水的处理开辟了一条新的途径。生物电化学系统（ BESs）是近几年刚刚兴起的研究方向，生物电解与水解酸化过程耦合具有可行性，既可以利用电化学活性微生物的作用将有机毒物还原脱毒，又可以利用产酸发酵微生物提高大分子难降解有机物的可生化性，两个过程配合、交互作用，可加快染料废水毒性难降解污染物的降解转化进程。

主要技术指标

（1）染料废水脱毒增效“加速器”：单体规模不小于 1 立方米，工作电压0-2.0 V，工作电流 0-20A/单体，能耗小于 40W/单体，服务废水体积比为 1:5；（ 2）置入生物“加速器”复合水解酸化系统：可生化性提高大于 30%，典型毒性难降解组分（如偶氮、硝基有机物等）的降解转化率提升大于 40%。

其他说明

经济效益：目前，我国印染行业排放有机废水的企业已超过1万户，年排放废水量超过12亿吨，含有机物（按COD计）超过70万吨，占水体受纳污染物总量的10％以上，且以每年2.0％的速度在递增。但是，约60％的企业仍未完全达标，毒性难降解有机物削减的形势还非常严峻。随着一系列法律、法规及政策陆续实施，更多的企业将对本项目技术成果有需求。本项目实施完成后，按市场占有率为5%计算，本项目技术可年净化污水0.6亿吨，减少4万吨以上有机物（ COD）输入环境；为企业每年创产值0.24亿元。因此，在我国积极开展脱毒增效设备和技术推广应用，市场的经济效益潜力巨大。社会效益：控污减排执行情况已经成为我国工业健康发展的重要判据。本项技术应用可有力支撑印染企业控污减排，并通过技术创新有效降低治污成本，并为企业稳定生产所需的“环保通行证”提供保障，为解决工业GDP增长与治污投入的需求性矛盾，拉动绿色GDP增量，促进地方经济绿色健康发展提供有力保障，可见，环境效益和社会效益显著。

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