本发明专利技术公开了一种同步去除水中硝酸盐和六价铬的电极生物膜反应器，包括圆筒状反应器本体，圆筒状集水器的底部设置在内固定块以内，圆筒状集水器中下部器壁上设置有小孔，阴极材料环片的底部设置在内固定块和中部固定块之间，阳极材料环片的底部设置在外固定块和反应器内表面之间；在圆筒状反应器本体的外部设置有水浴夹套，在水浴夹套1和圆筒状反应器本体之间的上部设置有环状板，水浴夹套的上端与盖体密封连接，圆筒状集水器表面的小孔中活动设置有生物载体，在阴、阳极材料环片之间设置有生物载体，本反应器促进污染物与微生物的接触。低成本，减少二次污染；结构简单，操作方便，易运行维护。达到同步高效去除复合污染硝酸盐和六价铬。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种地下水处理装置。更具体地讲，涉及一种同步去除硝酸盐和六价铬的电极生物膜反应器。
技术介绍
随着经济和社会的发展，水资源短缺已成为全球面临的共同挑战，地下水资源维持我国近70％的人口饮用和40％的农田灌溉，地下水中的各类污染物会对人类产生直接的危害。人类长期饮用硝酸盐和亚硝酸盐超标的水，能引起变性血色素症，并使得肝癌、食道癌、胃癌的发病率增高。地下水中铬污染对动植物及人体健康都造成了严重的影响，有致畸、致癌、致突变的作用。近年来，由于氮肥的大量施用、生活污水和含氮废水的未达标排放、固体废弃物的淋滤下渗以及污水的不合理回灌等原因导致地下水中硝酸盐浓度升高。地下水中的硝酸盐与铬盐共存十分常见，在一些电镀、制革等工厂及铬渣堆附近尤为严重，西安城区地下水污染20年间的时空变化分析显示，硝酸盐和六价铬的超标率分别约为30.0％和18.2％；在南水北调中线焦作典型区浅层地下水污染中，硝酸盐和六价铬是主要的污染因子。同步去除地下水中共存的硝酸盐和六价铬对于保证人类饮用水的健康安全具有重要的意义。目前地下水硝酸盐和六价铬去除方法与技术缺陷包括：1)离子交换法的运行成本和维护费用高；2)膜分离法中的膜易受污染，运行后期处理效果不稳定；3)化学沉淀法成本高且产生二次污染；4)生物法具有去除速率快，方法简单，成本低的特定。根据反硝化细菌所需碳源不同，生物反硝化又分为异养反硝化和自养反硝化。异氧反硝化具有反应速度快的优点，但是，若添加的有机碳源不够，则水中亚硝酸盐氮会大量积累，若添加的碳源过量，则残留的有机碳源会带来二次污染问题；自养反硝化利用无机碳源，采用氢气或硫的化合物作为无机电子供体，硝酸盐作为电子受体，在自养反硝化细菌的作用下转化为无害氮气，但其反应速率较异养反硝化过程慢。电极生物膜反应器可以将电化学作用和生物作用相结合，通过驯化挂膜，微生物固定于阴极表面形成生物膜，分子水在外加电流的作用下电解产生氢气(H2)，生物膜上的反硝化菌部分利用废水中的有机物做电子供体，还有部分反硝化菌以H2为电子供体，共同将硝酸盐还原为亚硝酸盐，并最终还原为氮气(N2)；生物膜对六价铬有一定的吸附作用的同时，通过生物还原作用将六价铬还原成毒性较低的三价铬。目前的生物处理技术多针对单独的硝酸盐或铬盐进行去除，并未对地下水中硝酸盐和六价铬复合污染以及生化反应中两种物质相互的作用进行考虑。目前电极生物膜反应器都采用板式固定电极，限制了污染物与微生物的接触与混匀。CN104787977A专利中虽然硝酸盐去除效果较好，但其将电极生物膜反应器分为阴极室、阳极室和吸附室，反应器构造复杂。某些电极生物膜反应器的气密性较差，无法提供有利于反硝化的缺氧环境，存在很大的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将电化学方法和生物膜方法相结合的具有操作简便，能耗低，无二次污染的同步去除水中硝酸盐和六价铬的电极生物膜反应器。本专利技术的技术方案概述如下：一种同步去除水中硝酸盐和六价铬的电极生物膜反应器，包括圆筒状反应器本体2，圆筒状反应器本体2的上端设置有溢水缺口14，在反应器底壁近反应器内表面处设置有呈环状排列的外固定块3，在反应器底壁中部设置有呈环状排列的内固定块5，在外固定块和内固定块的中间设置有呈环状排列的中部固定块4；圆筒状集水器8的底部设置在内固定块5以内，圆筒状集水器8中下部器壁上设置有小孔9，阴极材料环片6的底部设置在内固定块5和中部固定块4之间，阳极材料环片7的底部设置在外固定块3和反应器内表面之间；在圆筒状反应器本体2的外部设置有水浴夹套1，在水浴夹套1和圆筒状反应器本体2之间的上部设置有环状板18，在环状板18以下的水浴夹套上设置有热水进水管10和热水出水管11；水浴夹套的上端与盖体15密封连接，分别连接阳极材料环片7和阴极材料环片6的导线贯穿盖体15与电源19连接；待处理水进水管12贯穿环状板以上、溢水缺口14以下位置的水浴夹套和圆筒状反应器本体设置，溢水管13贯穿环状板以上、溢水缺口14以下位置的水浴夹套设置；圆筒状集水器8表面的小孔9中活动设置有生物载体17，在阴极材料环片6和阳极材料环片7之间设置有生物载体17，圆筒状集水器8上部贯穿盖体设置，管道16的一端设置在圆筒状集水器8的下部，另一端贯穿集水器8的顶壁设置。生物载体17优选为棉线、棉布条、棉纱、合成纤维丝、合成纤维棉或海绵。电极环片6和7的材料可选用不锈钢、铁、铝、铜、或镍等，其形状可为片状、板状或网状等。热水进水管10和热水出水管11分别连接蠕动泵，以满足水浴夹套1的进水和出水。待处理水进水管12和溢水管13分别连接蠕动泵，以满足圆筒状反应器本体2的进水和出水。管道16的上端与蠕动泵连接，使处理好的水抽出。本专利技术的优点：(1)本专利技术的反应器促进污染物与微生物的接触。(2)通过外加电流，实现体系自养-异养协同反硝化，且电流电解水产生的氢气为还原六价铬提供电子，降低体系外加碳源的投加量，从而降低成本，减少二次污染。(3)生物载体来源广泛、成本低廉、生物附着容量大，可同时作为出水过滤器，降低出水的SS。(4)反应器制作简单、操作方便，自动化程度高，且易于运行维护。(5)反应器的气密性好，形成缺氧环境有利于反硝化过程的进行。(6)反应器可以达到同步高效去除复合污染硝酸盐和六价铬。附图说明：图1为本专利技术同步去除水中硝酸盐和六价铬的电极生物膜反应器结构示意图；图2为反应器本体2的底部俯视图；图3为生物载体装填在圆筒状集水器8表面的小孔9中示意图；图4为生物载体装填在阴极材料环片6和阳极材料环片7之间示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理和效果。一种同步去除水中硝酸盐和六价铬的电极生物膜反应器(见图1、2、3、4)，包括圆筒状反应器本体2，圆筒状反应器本体2的上端设置有溢水缺口14，在反应器底壁近反应器内表面处设置有呈环状排列的外固定块3，在反应器底壁中部设置有呈环状排列的内固定块5，在外固定块和内固定块的中间设置有呈环状排列的中部固定块4；圆筒状集水器8的底部设置在内固定块5以内，圆筒状集水器8中下部器壁上设置有小孔9，阴极材料环片6的底部设置在内固定块5和中部固定块4之间，阳极材料环片7的底部设置在外固定块3和反应器内表面之间；在圆筒状反应器本体2的外部设置有水浴夹套1，在水浴夹套1和圆筒状反应器本体2之间的上部设置有环状板18，在环状板18以下的水浴夹套上设置有热水进水管10和热水出水管11；水浴夹套的上端与盖体15密封连接，分别连接阳极材料环片7和阴极材料环片6的导线贯穿盖体15与电源19连接；待处理水进水管12贯穿环状板以上、溢水缺口14以下位置的水浴夹套和圆筒状反应器本体设置，溢水管13贯穿环状板以上、溢水缺口14以下位置的水浴夹套设置；圆筒状集水器8表面的小孔9中活动设置有生物载体17，在阴极材料环片6和阳极材料环片7之间设置有生物载体17，圆筒状集水器8上部贯穿盖体设置，管道16的一端设置在圆筒状集水器8的下部，另一端贯穿集水器8的顶壁设置。生物载体17优选为棉线、棉布条、棉纱、合成纤维丝、合成纤维棉或海绵。阴极材料和阳极材料可以选择：不锈钢网、钛网、铜网；石墨毡本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种同步去除水中硝酸盐和六价铬的电极生物膜反应器，包括圆筒状反应器本体(2)，其特征是，圆筒状反应器本体(2)的上端设置有溢水缺口(14)，在反应器底壁近反应器内表面处设置有呈环状排列的外固定块(3)，在反应器底壁中部设置有呈环状排列的内固定块(5)，在外固定块和内固定块的中间设置有呈环状排列的中部固定块(4)；圆筒状集水器(8)的底部设置在内固定(5)以内，圆筒状集水器(8)中下部器壁上设置有小孔(9)，阴极材料环片(6)的底部设置在内固定块(5)和中部固定块(4)之间，阳极材料环片(7)的底部设置在外固定块(3)和反应器内表面之间；在圆筒状反应器本体(2)的外部设置有水浴夹套(1)，在水浴夹套(1)和圆筒状反应器本体(2)之间的上部设置有环状板(18)，在环状板(18)以下的水浴夹套上设置有热水进水管(10)和热水出水管(11)；水浴夹套的上端与盖体(15)密封连接，分别连接阳极材料环片(7)和阴极材料环片(6)的导线贯穿盖体(15)与电源(19)连接；待处理水进水管(12)贯穿环状板以上、溢水缺口(14)以下位置的水浴夹套和圆筒状反应器本体设置，溢水管(13)贯穿环状板以上、溢水缺口(14)以下位置的水浴夹套设置；圆筒状集水器(8)表面的小孔(9)中活动设置有生物载体(17)，在阴极材料环片(6)和阳极材料环片(7)之间设置有生物载体(17)，圆筒状集水器(8)上部贯穿盖体设置，管道(16)的一端设置在圆筒状集水器(8)的下部，另一端贯穿集水器(8)的顶壁设置。...
【技术特征摘要】
1.一种同步去除水中硝酸盐和六价铬的电极生物膜反应器，包括圆筒状反应器本体(2)，其特征是，圆筒状反应器本体(2)的上端设置有溢水缺口(14)，在反应器底壁近反应器内表面处设置有呈环状排列的外固定块(3)，在反应器底壁中部设置有呈环状排列的内固定块(5)，在外固定块和内固定块的中间设置有呈环状排列的中部固定块(4)；圆筒状集水器(8)的底部设置在内固定(5)以内，圆筒状集水器(8)中下部器壁上设置有小孔(9)，阴极材料环片(6)的底部设置在内固定块(5)和中部固定块(4)之间，阳极材料环片(7)的底部设置在外固定块(3)和反应器内表面之间；在圆筒状反应器本体(2)的外部设置有水浴夹套(1)，在水浴夹套(1)和圆筒状反应器本体(2)之间的上部设置有环状板(18)，在环状板(18)以下的水浴夹套上...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵迎新，翟思媛，季民，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。