基于电极-超重力生物转盘的一体化反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于电极-超重力生物转盘的一体化反应器。反应器中设置一条中心轴，其轴体结构为同轴双层套管，形成气道和液道两部分，气道外壁开有通孔。壳体内部由隔板分隔为若干个相通的腔室，每个腔室内设有两片固定于中心轴上且分别连接电源正负极的生物转盘，作为挂膜载体的同时用作配对电极。盘体中间密布有多条中空纤维膜。本实用新型专利技术的反应器将电极、超重力、生物转盘三种技术有机结合至一个反应器中，使该反应器能利用超重力将含氮废气进行高效传质，快速溶解于废水中，再利用生物转盘作为电极，促进微生物的反硝化作用，适用于同步去除高浓度的含氮废气和废水，且处理效果大大高于普通反应器。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于环保设备领域,，具体涉及一种基于电极-超重力生物转盘的一体化反应器。
技术介绍
污染物的存在是人类生产活动所遗留下的重大问题，其处理方法应具有反应条件温和、无二次污染、环境友好且易于控制等特点。电化学法兼具有高效和环保的特点，在无害化处理水中有机污染物方面具有一定的优势。生物反硝化去除水中NO3-是一种非常有效的方法，它可通过微生物的作用将NO3-还原为无污染的N2，其中所使用的电子供体通常为有机物。然而，一些工业废水和生活污水中由于有机物含量低，反硝化过程无法顺利进行。针对这一问题，上世纪90年代，Mellor等概念，用于反硝化作用的酶和电子介体(染料)被固定于阴极表面，发现电极为其上所固定的酶提供了还原能力。之后，Sakakibara等以反硝化菌代替反硝化酶，开发出生物膜.电极反应器BER，并用于脱氮研究，拉开了BER脱氮工艺的序幕。从最初的分隔型反应器改进到筒型反应器，他们建立了电极生物膜反硝化系统的稳态生物模型，并总结了碳棒阳极反应对脱氮的积极影响。2002年，Prosnansky等对反应器形式进行了改进，阴极使用活性碳颗粒作为电极材料，阳极和阴极之间用橡胶海绵层进行分隔，从而有效地阻止氧气和氢气的混合。但是，目前电极-生物膜法在处理高浓度NO废气时，仍存在传质效率不高、处理率的问题，有待于对电极材料、反应器结构进行进一步改进。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种基于电极-超重力生物转盘的一体化反应器，具体技术方案：一种基于电极-超重力生物转盘的一体化反应器，包括壳体、中心轴、旋转接头、抽液泵、生物转盘、中空纤维膜、电机、回流管、进液管、臭氧发生器、隔板、回流泵、进液室、出液室、排气管、抽气泵、出液管、进气管；中心轴沿壳体的轴心设置并贯穿壳体，且轴体由同轴双层套管组成并分为两部分，外层环形腔为气道，中心为液道；壳体内部由隔板分隔为若干个相通的腔室，每个腔室顶部均与排气管连通，排气管上设有抽气泵，最左侧和最右侧分别为进液室和出液室，进液室、出液室通过回流管相连，回流管上设有用于提供回流动力的回流泵，进液室还与进液管相通；其余每个腔室内设有两片固定于中心轴上且分别连接电源正负极的生物转盘，作为挂膜载体的同时用作配对电极；两片生物转盘中间设有若干条环绕中心轴设置的中空纤维膜，中空纤维膜一端封闭，另一端穿过中心轴外壁与液道相通，使壳体内液体经过中空纤维膜过滤后通过液道排出；两片生物转盘中间的气道外壁开有通孔，使管内气体排入两片生物转盘之间；电机设置于中心轴一端，用于驱动生物转盘及中空纤维膜随中心轴一起转动；进气管一端和出液管一端通过旋转接头分别与中心轴的气道和液道相连，出液管另一端连接抽液泵，进气管另一端连接臭氧发生器。作为优选，所述的生物转盘采用石墨板作为材料，其中作为阴极的生物转盘在石墨板外镀活性炭纤维。作为优选，所述的生物转盘在石墨板及活性炭纤维之间还设有用于维持生物转盘表面温度的恒温发热层。作为优选，两片生物转盘之间同轴设置有若干个半径不一且绝缘的圆环形固定件，中空纤维膜穿过内圈的圆环形固定件，且一端固定于最外圈的圆环形固定件上，使中空纤维膜在转动时相对于生物转盘不会发生位移。作为优选，每隔一个腔室内的生物转盘上设有共轴反转装置，使位于相邻两个腔室内的生物转盘呈相反方向转动。作为优选，生物转盘通过轴承固定于中心轴上，轴承一侧的中心轴外壁一周设有轮齿，生物转盘上设有与中心轴同轴的内齿轮，内齿轮与中心轴外壁的轮齿之间通过传动齿轮配合连接；其中隔板两侧的两个腔室中，一个腔室内的传动齿轮为2个，另一个腔室内的传动齿轮为3个，且传动齿轮均相同，由中心轴外壁的轮齿依次向内齿轮传动。作为优选，所述的隔板为伸缩式隔板，包括固定板和延长板，固定板沿横截面设置并固定于壳体上，且固定板一端与壳体间留有空隙；延长板嵌套于固定板内，且与推动装置相连，推动装置用于将延长板推出并填满固定板一端与壳体间的空隙，使隔板两侧的腔室相互隔离。作为优选，所述的隔板上均匀开设若干排通孔，用于使隔板两侧的生物转盘能形成配对电极的同时，减少隔板两侧腔室内废水在生物转盘旋转过程中的水力干扰。本技术相对于现有技术中的生物转盘反应器，具有如下优点：1)将电极、超重力、生物转盘三种技术有机结合至一个反应器中，使该反应器能利用超重力将含氮废气进行高效传质，快速溶解于废水中，再利用生物转盘作为电极，促进微生物的反硝化作用。2)阳极生物转盘采用石墨板作为材料，阴极生物转盘在石墨板外镀活性炭纤维，能够充分利用活性炭纤维巨大的比表面积来增加阴极的生物量，提高去除率。3)在两块生物转盘中间环形设置中空纤维膜，在起了出水过滤的同时，也用作转动时的驱动体，使腔室内的水能够跟随旋转。4)经过特殊设计的中心轴，能够同时实现气体的输入和处理完毕的废液输出；5)在石墨板及活性炭纤维之间设置恒温发热层，可在反应过程中用以调节微生物的适宜温度，更好的进行污水的处理。6)共轴反转装置可使位于相邻两个腔室内的生物转盘呈相反方向转动，有利于推动反硝化过程中的废水流动，创造水力条件使传质均匀。7)所述的隔板采用伸缩式设计，可使再超重力旋转时，隔板两侧的腔室相互隔离，不会产生水力干扰。8)经过特殊工艺的中空纤维膜能够较好地适应超重力带来的应力，提高使用寿命。9)本技术的同步去除含氮废水废气的方法，能够适用于快速同步处理高浓度的含氮废气和废水，且处理效果高于普通反应器。附图说明图1为基于电极-超重力生物转盘的含氮废水废气一体化反应器的示意图；图2为基于电极-超重力生物转盘的含氮废水废气一体化反应器的剖面图；图3位本技术的旋转接头设置示意图；图4为本技术的中心轴结构示意图；图5为本技术的生物转盘和中空纤维膜整体设置示意图；图6为本技术的生物转盘设置示意图；图7为本技术的圆环形固定件设置示意图；图8为本技术的伸缩式隔板平面示意图；图9为本技术的伸缩式隔板内部结构示意图；图中：壳体1、中心轴2、旋转接头3、抽液泵4、生物转盘5、中空纤维膜6、电机7、回流管8、进液管9、臭氧发生器10、隔板11、回流泵12、进液室13、出液室14、排气管15、抽气泵16、出液管17、进气管18、圆环形固定件19、固定板111和延长板112。具体实施方式下面结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电极‑超重力生物转盘的一体化反应器，其特征在于，包括壳体(1)、中心轴(2)、旋转接头(3)、抽液泵(4)、生物转盘(5)、中空纤维膜(6)、电机(7)、回流管(8)、进液管(9)、臭氧发生器(10)、隔板(11)、回流泵(12)、进液室(13)、出液室(14)、排气管(15)、抽气泵(16)、出液管(17)、进气管(18)；中心轴(2)沿壳体(1)的轴心设置并贯穿壳体(1)，且轴体由同轴双层套管组成并分为两部分，外层环形腔为气道(201)，中心为液道(202)；壳体(1)内部由隔板(11)分隔为若干个相通的腔室，每个腔室顶部均与排气管(15)连通，排气管上设有抽气泵(16)，最左侧和最右侧分别为进液室(13)和出液室(14)，进液室(13)、出液室(14)通过回流管(8)相连，回流管(8)上设有用于提供回流动力的回流泵(12)，进液室(13)还与进液管(9)相通；其余每个腔室内设有两片固定于中心轴(2)上且分别连接电源正负极的生物转盘(5)，作为挂膜载体的同时用作配对电极；两片生物转盘(5)中间设有若干条环绕中心轴(2)设置的中空纤维膜(6)，中空纤维膜(6)一端封闭，另一端穿过中心轴(2)外壁与液道(202)相通，使壳体(1)内液体经过中空纤维膜(6)过滤后通过液道(202)排出；两片生物转盘(5)中间的气道(201)外壁开有通孔，使管内气体排入两片生物转盘(5)之间；电机(7)设置于中心轴(2)一端，用于驱动生物转盘(5)及中空纤维膜(6)随中心轴(2)一起转动；进气管(18)一端和出液管(17)一端通过旋转接头(3)分别与中心轴(2)的气道(201)和液道(202)相连，出液管(17)另一端连接抽液泵(4)，进气管(18)另一端连接臭氧发生器(10)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于电极-超重力生物转盘的一体化反应器，其特征在于，包括壳体(1)、
中心轴(2)、旋转接头(3)、抽液泵(4)、生物转盘(5)、中空纤维膜(6)、电
机(7)、回流管(8)、进液管(9)、臭氧发生器(10)、隔板(11)、回流泵(12)、
进液室(13)、出液室(14)、排气管(15)、抽气泵(16)、出液管(17)、进气
管(18)；
中心轴(2)沿壳体(1)的轴心设置并贯穿壳体(1)，且轴体由同轴双层套
管组成并分为两部分，外层环形腔为气道(201)，中心为液道(202)；壳体(1)
内部由隔板(11)分隔为若干个相通的腔室，每个腔室顶部均与排气管(15)连
通，排气管上设有抽气泵(16)，最左侧和最右侧分别为进液室(13)和出液室
(14)，进液室(13)、出液室(14)通过回流管(8)相连，回流管(8)上设有
用于提供回流动力的回流泵(12)，进液室(13)还与进液管(9)相通；其余每
个腔室内设有两片固定于中心轴(2)上且分别连接电源正负极的生物转盘(5)，
作为挂膜载体的同时用作配对电极；两片生物转盘(5)中间设有若干条环绕中
心轴(2)设置的中空纤维膜(6)，中空纤维膜(6)一端封闭，另一端穿过中心
轴(2)外壁与液道(202)相通，使壳体(1)内液体经过中空纤维膜(6)过滤
后通过液道(202)排出；两片生物转盘(5)中间的气道(201)外壁开有通孔，
使管内气体排入两片生物转盘(5)之间；电机(7)设置于中心轴(2)一端，
用于驱动生物转盘(5)及中空纤维膜(6)随中心轴(2)一起转动；进气管(18)
一端和出液管(17)一端通过旋转接头(3)分别与中心轴(2)的气道(201)
和液道(202)相连，出液管(17)另一端连接抽液泵(4)，进气管(18)另一
端连接臭氧发生器(10)。
2.如权利要求1所述的基于电极-超重力生物转盘的一体化反应器，其特征在
于，所述的生物转盘(5)采用石墨板作为材料，其中作为阴极的生物转盘在石
墨板外镀活性炭纤维。
3.如权利要求2所述的基于电极-超重力生物转盘的一体化反...

【专利技术属性】
技术研发人员：周柯锦，蒋彩萍，贾佳，王江飞，江蓝，金宇，薛秀秀，马晓雁，
申请(专利权)人：浙江省环境监测中心，
类型：新型
国别省市：浙江;33