一种油田含油污水处理的连续流产电装置及利用其处理油田含油污水连续流产电的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种处理污水的装置及处理污水的方法。
【背景技术】
[0002]我国油田普遍进入高含水开采阶段，每年产生大量含油采出水需要处理。在以往的处理过程中，含油污水的处理目的都是为了油田生产服务，因而所制定的处理目标大都是达到回注的水质标准，关注的水质指标以含油量、悬浮固体、粘度、粒径中值等为主，忽略了含油污水中石油类物质的妥善处置与资源化利用。因此在工艺的选择上也多以传统的重力沉降和过滤为主。生物法因其具有适应性强，操作灵活，处理成本低，无二次污染成为研究的一个重要方向。与此同时，人类赖以生存的化石能源日渐枯竭，在化石能源的开采利用过程中也加重了环境问题，因此，寻找可持续的清洁能源成为了解决能源危机的一条出路。含油污水处理的过程中同样需要耗散一定的能源，其中所蕴含的有机物物质被降解转化也成为了一种资源的浪费。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要解决现有油田含油污水处理方法无法合理利用有机物物质被降解产生的能源，导致资源浪费的问题;而提供一种油田含油污水处理的连续流产电装置及利用其处理油田含油污水连续流产电的方法。
[0004]—种油田含油污水处理的连续流产电装置包括阳极室、阴极室、搅拌器、参比电极、阳极碳刷、阴极碳刷、曝气装置、阳极室出水口、阳极室进水口、阴极室进水口、阴极室出水口、外置电阻、离子交换膜、底部隔网、填料和柱形填料筒；
[0005]所述的阳极室与阴极室采用离子交换膜隔离，在离子交换膜上方、阳极室的侧壁上设置阳极室出水口，在阳极室的底部设置阳极室进水口；在阳极室内底部设有底部隔网，在柱形填料筒设置在底部隔网上，填料填充入柱形填料筒中；所述的搅拌器由电机、搅拌棒和搅拌桨组成，电机置于阳极室上方，搅拌棒的顶端连接电机，且搅拌棒穿过柱形填料筒延伸至底部隔网下方，搅拌桨设置在搅拌棒底端，在阳极室内、柱形填料筒外侧及底部隔网上方的空间设置参比电极和阳极碳刷;在阴极室的侧壁下部设置阴极室进水口，在阴极室的侧壁上部设置阴极室出水口，在阴极室内设置阴极碳刷和曝气装置，且曝气装置置于阴极室的底部;通过导线将阳极碳刷与外置电阻的一侧连接，通过导线将阴极碳刷与外置电阻的另一侧连接;所述的外置电阻上设有开关，通过开关控制外置电阻连通或断开。
[0006]—种利用油田含油污水处理的连续流产电装置处理含油污水连续流产电的方法，具体是按以下步骤完成的:
[0007]—、驯化:①、控制外置电阻上的开关将外置电阻处于断开状态，按柱形填料筒有效容积的20 %?30 %填充填料，然后按阳极室有效容积的20 %?30 %接种油田污水处理厂二沉池污泥，并按阴极室有效容积的20 %?30 %接种油田污水处理厂二沉池污泥，按加入量20ppm向阳极室加入PBS缓冲液，并按加入量20ppm向阴极室加入PBS缓冲液，按加入量500mg/L?1000mg/L向阳极室加入葡萄糖，并按加入量500mg/L?1000mg/L向阴极室加入葡萄糖，最后分别向阳极室和阴极室中注入油田含油污水，至注满为止;②、启动搅拌器和曝气装置，通过控制曝气装置将阴极室中溶解氧控制为2mg//L?4mg/L，控制外置电阻上的开关将外置电阻处于连通状态，此时阳极碳刷通过外置电阻与阴极碳刷连通，实时监测外置电阻两侧电压，首先电压逐渐升高至达到最大V1，然后电压逐渐较低，当电压降低至10%?，控制外置电阻上的开关将外置电阻处于断开状态，关闭搅拌器和曝气装置，排出阳极室和阴极室内污水，并重新注入油田含油污水，同时调整阳极室和阴极室内PBS缓冲液和葡萄糖的量，将阳极室和阴极室内PBS缓冲液均控制为20ppm，将阳极室和阴极室内PBS缓冲液均控制为20ppm;③、重复步骤一②操作，至连续重复步骤一②操作3次的最高电压Vn、V4PVn+1的相对误差小于1mV为止;④、启动搅拌器和曝气装置，通过控制曝气装置将阴极室中溶解氧控制为2mg//L?4mg/L，控制外置电阻上的开关将外置电阻处于连通状态，此时阳极碳刷通过外置电阻与阴极碳刷连通，实时监测外置电阻两侧电压，首先电压逐渐升高至达到最大Vn+2，然后电压逐渐较低，当电压降低至50%Vn+2时，控制外置电阻上的开关将外置电阻处于断开状态，关闭搅拌器和曝气装置，将阳极室和阴极室内污泥及污水全部排出，即完成驯化；
[0008]二、水处理及发电:
[0009]打开阳极室进水口和阴极室进水口，通过阳极室进水口向阳极室中注入油田含油污水，阳极室内的油田含油污水通过阳极室出水口和阴极室进水口流入阴极室中，至阴极室注满油田含油污水为止，关闭阳极室进水口，启动搅拌器和曝气装置，通过控制曝气装置将阴极室中溶解氧控制为2mg/L?4mg/L，控制外置电阻上的开关将外置电阻处于连通状态，此时阳极碳刷通过外置电阻与阴极碳刷连通，实时监测外置电阻两侧电压，首先电压逐渐升高至达到最大V.，然后电压逐渐较低，当电压降低至50%Vmax时，采用连续进水方式，将油田含油污水通过阳极室进水口注入阳极室中，同时打开阴极室出水口，保证外置电阻两侧电压为80 % Vmax?Vmax变化，阳极室处理后的油田含油污水通过阳极室出水口和阴极室进水口流入阴极室中，阴极室处理后的油田含油污水通过阴极室出水口排放。
[0010]本发明原理:本发明驯化过程使阳极碳刷表面生成厌氧产电菌膜，在阴极碳刷表面生成好氧产电菌膜，在填料表面生成厌氧菌膜，在阳极室中油田含油污水利用阳极碳刷表面的厌氧产电菌膜和填料表面的厌氧菌膜对污水进行处理，在阴极室中阳极室处理后的油田含油污水利用阴极碳刷表面的好氧产电菌膜进行处理，最终实现处理油田含油污水进行稳定的电能输出。
[0011]本发明优点:生物电化学系统是利用微生物降解有机物，将化学能转化为电能的的电化学装置。微生物燃料电池(MFC)在功能上实现了污染物降解，产电的功效。本发明油田含油污水处理的连续流产电装置用于降解含油污水，特点在于将厌氧生物处理和好氧生物处理与连续流MFC工艺相结合，并将其应用于含油污水的处理上。实现对有毒有害物质处理的同时，能够获得稳定的电能输出，经本发明处理后的油田含油污水中COD浓度小于400mg/Lo
【附图说明】
[0012]图1是油田含油污水处理的连续流产电装置结构示意图；
[0013]图2是实施例1步骤一②过程的极化曲线，图中I表示外置电阻12两侧电压，图中2表示外置电阻12的功率密度；
[0014]图3是实施例1是微生物燃料电池COD降解情况曲线图，图中?表示油田含油污水中COD浓度曲线，图中■表示阳极室I处理后的油田含油污水中COD浓度曲线，图中?表示阴极室2处理后的油田含油污水中COD浓度曲线。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:结合图1，本实施方式是一种油田含油污水处理的连续流产电装置，它包括阳极室1、阴极室2、搅拌器3、参比电极4、阳极碳刷5、阴极碳刷6、曝气装置7、阳极室出水口 8、阳极室进水口 9、阴极室进水口 1、阴极室出水口 11、外置电阻12、离子交换膜13、底部隔网14、填料15和柱形填料筒16;
[0016]所述的阳极室I与阴极室2采用离子交换膜13隔离，在离子交换膜13上方、阳极室I的侧壁上设置阳极室出水口 8，在阳极室I的底部设置阳极室进水口 9;在阳极室I内d底部设有底部隔网14，在柱形填料筒16设置在底部隔网14上，填料15填充入柱形填料筒16中；所述的搅拌器3由电机3-1、搅拌棒3-2和搅拌桨3-3组成，电机3-1置于阳极室I上方，搅拌棒3-2的顶端连接电机3-1，且搅拌棒3-2穿过柱形填料筒16延伸至底部隔网14下方，搅拌桨3-3设置在搅拌棒3-2底端，在阳极室I内、柱形填料筒16外侧及底部隔网14上方的空间设置参比电极4和阳极碳刷5;在阴极室2的侧壁下部设置阴极室进水口 10，在阴极室2的侧壁上部设置阴极室出水口 11，在阴极室2内设置阴极碳刷6和曝气装置7，且曝气装置7置于阴极室2的底部;通过导线将阳极碳刷5与外置电阻12的一侧连接，通过导线将阴极碳刷6与外置电阻12的另一侧连接;所述的外置电阻12上设有开关，通过开关控制外置电阻12连通或断开。
[0017]图1是油田含油污水处理的连续流产电装置结构示意图，图中I为阳极室，2为阴极室，3为搅拌器，4为参比电极，5为阳极碳刷，6为阴极碳刷，7为曝气装置，8为阳极室出水口，9为阳极室进水口，10为阴极室进水口，11为阴极室出水口，12为外置电阻，13为离子交换膜，14为底部隔网，15为填料，16为柱形填料筒，3-1为电机，3-2为搅拌棒，3_3为搅拌桨。
[0018]【具体实施方式】二:结合图1，本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:所述的柱形填料筒16由铁网卷成