一种水解酸化耦合微生物电解装置及其处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及废水处理技术领域，具体地说是一种水解酸化耦合微生物电解装置，包括水解酸化区、电化学区和排水室，其中水解酸化区包括污泥沉降室和气水分离室，且污泥沉降室下端设有进水口，气水分离室内设有用于排出水解酸化产生气体的下集气室，电化学区包括阴极室和阳极室，两极之间设置合理间距，且阴极室内设有使废水中有机物被还原的阴极，阳极室内设有使废水中有机物被氧化的阳极，排水室上设有排气管和出水口，装置工作时废水由进水口进入后依次经过污泥沉降室、气水分离室、阴极室、阳极室和排水室。本发明专利技术用水解酸化将大分子有机物转化为乙酸等小分子有机物，为后续BES的阳极产电微生物提供营养成分，降低了进水中乙酸的投加量，节约成本。

Hydrolysis acidification coupled microbial electrolysis device and treatment method thereof

The invention relates to the technical field of wastewater treatment, in particular a hydrolytic acidification coupled microorganism electrolysis device, including a hydrolytic acidification area, an electrified school area and a drainage chamber, in which the hydrolytic acidification area includes a sludge settling chamber and a gas water separation chamber, and a water inlet is provided at the lower end of the sludge settling chamber, and the gas water separation chamber is provided for discharge. The electrochemistry school area includes the cathode chamber and the anode chamber, the electrochemistry school area includes the cathode chamber and the anode chamber, and the two poles are arranged reasonably between the two poles, and the cathode room has the cathode which makes the organic matter reduced in the wastewater. The anode room has the anode to oxidize the organic matter in the wastewater, and the discharge chamber has the exhaust pipe and the outlet. After entering the intake, the wastewater passes through the sludge settling chamber, the gas water separation chamber, the cathode chamber, the anode chamber and the drainage chamber. The invention uses hydrolysis acidification to convert large molecular organic matter into small molecular organic compounds such as acetic acid, providing nutritional components for the anode producing microorganism of the subsequent BES, reducing the dosage of acetic acid in the water and saving the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种水解酸化耦合微生物电解装置及其处理方法
本专利技术涉及废水处理
，具体地说是一种水解酸化耦合微生物电解装置及其处理方法。
技术介绍
随着化工行业的快速发展，人工合成的有机物种类与数量与日俱增，随之而来的是大量难降解有机废水的产生。这些废水中含有大量的卤代芳烃、多环芳烃、硝基化合物、偶氮化合物等难降解有机污染物，这些污染物一般不能被微生物降解，或需要较长的时间才能被降解，一旦进入到环境中，会给人类健康和生态环境带来严重危害，因此迫切需要采取有效的手段对这类工业废水进行处理，以此控制废水中难降解有机污染物的排放。对于主要含有硝基苯类化合物的废水来说，其处理方法主要有生物法、物理法和化学氧化法等，其中以生化处理工艺研究最为广泛且应用最为普遍。一般情况下，硝基苯类污染物不能作为营养物质被微生物利用，微生物对这些污染物的降解需要通过共代谢作用实现。然而，硝基苯类废水中所含有的易降解有机物非常少，其B/C往往非常低，很难直接采用生化处理工艺直接进行处理，需要引入新的方法和技术对其进行改进。微生物电化学系统是近年来能源和环境领域中兴起的研究热点，是在电化学、微生物学、过程工艺学等学科交叉与综合的基础上构建的体系。在BES(即微生物电化学系统)中，电化学活性细菌具有其独特的生理特性，可以以电极作为细胞代谢过程中的电子供体或电子受体，因此可利用这一特点，构建用于处理硝基苯类废水的生物阴极，以电极作为电子供体，驱动其对硝基苯类污染物的还原降解。目前，关于运用BES的生物阴极还原一些污染物比如硝基苯、氯酚、氯乙烯、铬酸盐、高氯酸盐、温室气体N2O、偶氮染料和硝酸盐等都取得了很好的处理效果。BES应用于废水处理过程中受到制约的主要因素包括污染物的结构及废水组成。传统的微生物电化学系统主要是利用生物阴极去还原一些具有氧化性或是带有吸电子基团的有机物，如硝基、偶氮键等。然而，BES对于废水成分复杂、其中不具有被还原性质的有机物却不能有效的降解。因此，研发一种提高难降解硝基苯类废水的降解活性的技术是加速微生物电化学推广应用的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水解酸化耦合微生物电解装置及其处理方法，利用水解酸化作用能够有效将大分子有机物转化为乙酸等小分子有机物，为后续BES的阳极产电微生物提供营养成分，大大降低了进水中乙酸的投加量，节约成本，同时本专利技术也解决了水解酸化过程中因产生的气体造成微生物电解装置的阴极底部废水的接触面积减小而导致污染物去除率降低的技术难题。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种水解酸化耦合微生物电解装置，包括水解酸化区、电化学区和排水室，其中所述水解酸化区包括污泥沉降室和气水分离室，且所述污泥沉降室下端设有进水口，所述气水分离室内设有用于排出水解酸化产生气体的下集气室，所述电化学区包括阴极室、过渡室和阳极室，且所述阴极室内设有使废水中有机物被还原的阴极，所述阳极室内设有使废水中有机物被氧化的阳极，所述排水室上设有排气管和出水口，装置工作时废水由所述进水口进入后依次经过所述污泥沉降室、气水分离室、阴极室、阳极室和排水室，且处理后的废水由所述出水口排出，废气由所述排气管排出。所述污泥沉降室下端呈锥状且锥端设有止水阀，所述污泥沉降室上端设有第一法兰，所述气水分离室下端设有第二法兰与所述第一法兰固连。所述气水分离室一侧设有下集气室管路，且气体经由下集气室进入所述下集气室管路中并排出至装置外，在所述下集气室管路的输出端设有排气三通阀。所述气水分离室一侧设有第一取样口，所述气水分离室上端设有第三法兰，所述阴极室下端设有第四法兰与所述第三法兰固连，所述气水分离室上端出水口直径小于等于下集气室的最大直径。所述阴极和阳极分别通过电路与电源相连，且在所述电源和阳极之间的电路上串联有一个电阻；所述阴极室与阳极室之间一侧设有参比电极。所述排水室包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室上端由下向上伸入至所述第二腔室中，所述第二腔室上端中部设有上集气室，且所述上集气室下端伸入至所述第一腔室上端端部内，所述排气管与所述上集气室相通，所述第二腔室下端一侧设有所述出水口。所述阳极室上端设有第五法兰，所述第一腔室下端设有第六法兰与所述第五法兰固连。所述第二腔室上端设有第七法兰，在所述第七法兰中部设有上集气室，在所述第七法兰上侧固连有第八法兰，且所述排气管穿过所述第八法兰后与所述上集气室相通。一种采用所述水解酸化耦合微生物电解装置的处理方法，其特征在于：废水从进水口进入水解酸化区，其中在所述气水分离室中，水解酸化产生气体的经由下集气室排出，下沉的污泥沉积在污泥沉降室中，微生物及废水的混合液与污泥实现固液分离，水解酸化区出水进入电化学区的阴极室，并通过阴极通电作用使废水中的有机物被还原，所述阴极室出水再经过所述过渡室后进入阳极室，并通过阳极通电作用使有机物被氧化分解，且水力停留时间12～24h，处理后的出水由阳极室出水进入排水室排出。所述废水经水解酸化处理后的乙酸浓度为1.0～1.5g/L；所述阴极和阳极的外加电压为0.3～0.5V。本专利技术的优点与积极效果为：1、本专利技术将水解酸化工艺与微生物电化学相结合，与传统的生物电催化系统相比较，有效减少进水中乙酸的投加量。2、本专利技术在水解酸化区嵌入下集气室等气体导排装置，增加废水与阴极底部的接触面积，并且电化学区为无膜结构，减小反应器的内阻，提高了反应器的运行性能，使难降解废水的处理得以实现。3、本专利技术在废水经过阴极室时，有机物在阴极上被还原，还原产物为低毒性的化合物，既可以作为阳极的可生化有机碳源被彻底分解与利用，同时也可以实现对废水的进一步深度降解。4、本专利技术设计独特，操作简便，具有实用性，有利于推广应用。附图说明图1为本专利技术的结构示意图，图2为图1中的筒体内部示意图，图3为本专利技术试验过程中水解酸化区产乙酸的效率图，图4本专利技术为试验过程中对废水中2-硝基-4-甲砜-苯甲酸的降解效率以及产物的生成效率图，图5为本专利技术试验过程中阴极与阳极的电位、电流密度随进水2-硝基-4-甲砜-苯甲酸浓度的变化曲线图。其中，1为电化学区，2为水解酸化区，3为污泥沉降室，4为排水室，5为气水分离室，6为下集气室，7为上集气室，8为阳极，9为阴极，10为参比电极，11为电源，12为电阻，13为阳极室，14为阴极室，15为进水口，16为出水口，17为排气管，18为排气三通阀，19为止水阀，20为第八法兰，21为第七法兰，22为第六法兰，23为第五法兰，24为第四法兰，25为第三法兰，26为第二法兰，27第一法兰，28为第二取样口，29为第一取样口，30为过渡室，31为第二腔室，32为第一腔室。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1～2所示，本专利技术包括由下到上依次设置的水解酸化区2、电化学区1和排水室4，其中所述水解酸化区2由下到上依次设有污泥沉降室3和气水分离室5，且所述污泥沉降室3下端设有进水口15，所述气水分离室5内设有下集气室6，所述电化学区1由下到上依次设有阴极室14和阳极室13，且所述阴极室14内设有阴极9，所述阳极室13内设有阳极8，所述排水室4上设有排气管17和出水口16。装置工作时，废水由所述进入口15进入水解酸化区2中，且水解酸化产生的气体经由所述下集气室6排出，所述水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水解酸化耦合微生物电解装置，其特征在于：包括水解酸化区(2)、电化学区(1)和排水室(4)，其中所述水解酸化区(2)包括污泥沉降室(3)和气水分离室(5)，且所述污泥沉降室(3)下端设有进水口(15)，所述气水分离室(5)内设有用于排出水解酸化产生气体的下集气室(6)，所述电化学区(1)包括阴极室(14)、过渡室(30)和阳极室(13)，且所述阴极室(14)内设有使废水中有机物被还原的阴极(9)，所述阳极室(13)内设有使废水中有机物被氧化的阳极(8)，所述排水室(4)上设有排气管(17)和出水口(16)，装置工作时废水由所述进水口(15)进入后依次经过所述污泥沉降室(3)、气水分离室(5)、阴极室(14)、阳极室(13)和排水室(4)，且处理后的废水由所述出水口(16)排出，废气由所述排气管(17)排出。

【技术特征摘要】
1.一种水解酸化耦合微生物电解装置，其特征在于：包括水解酸化区(2)、电化学区(1)和排水室(4)，其中所述水解酸化区(2)包括污泥沉降室(3)和气水分离室(5)，且所述污泥沉降室(3)下端设有进水口(15)，所述气水分离室(5)内设有用于排出水解酸化产生气体的下集气室(6)，所述电化学区(1)包括阴极室(14)、过渡室(30)和阳极室(13)，且所述阴极室(14)内设有使废水中有机物被还原的阴极(9)，所述阳极室(13)内设有使废水中有机物被氧化的阳极(8)，所述排水室(4)上设有排气管(17)和出水口(16)，装置工作时废水由所述进水口(15)进入后依次经过所述污泥沉降室(3)、气水分离室(5)、阴极室(14)、阳极室(13)和排水室(4)，且处理后的废水由所述出水口(16)排出，废气由所述排气管(17)排出。2.根据权利要求1所述的水解酸化耦合微生物电解装置，其特征在于：所述污泥沉降室(3)下端呈锥状且锥端设有止水阀(19)，所述污泥沉降室(3)上端设有第一法兰(27)，所述气水分离室(5)下端设有第二法兰(26)与所述第一法兰(27)固连。3.根据权利要求1所述的水解酸化耦合微生物电解装置，其特征在于：所述气水分离室(5)一侧设有下集气室管路，且气体经由下集气室(6)进入所述下集气室管路中并排出至装置外，在所述下集气室管路的输出端设有排气三通阀(18)。4.根据权利要求1所述的水解酸化耦合微生物电解装置，其特征在于：所述气水分离室(5)一侧设有第一取样口(29)，所述气水分离室(5)上端设有第三法兰(25)，所述阴极室(14)下端设有第四法兰(24)与所述第三法兰(25)固连，所述气水分离室(5)上端出水口直径小于等于下集气室(6)的最大直径。5.根据权利要求1所述的水解酸化耦合微生物电解装置，其特征在于：所述阴极(9)和阳极(8)分别通过电路与电源(11)相连，且在所述电源(11)和阳极(8)之间的电路上串联有一个电阻(12)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇明，李明阳，宋振辉，张源，刘艳，刘涛，安鹏，宇秉勇，于姗姗，孙兰梅，朱婧涵，刘长睿，
申请(专利权)人：沈阳化工研究院有限公司，沈阳化工研究院设计工程有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21