一种用于半导体行业有机废水处理的电促生物反应器及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于半导体行业有机废水处理的电促生物反应器及其使用方法，属于污水处理技术领域。该反应器包括进水管、进水泵、反应器壳体、三维碳基电极组件、直流电源、搅拌装置、泥水分离装置、污泥回流管、污泥回流泵、排泥管、出水管、流量计；三维碳基电极组件以适当间隔置于反应器内，并交替与直流电源的正、负极连接；污泥回流泵将反应器内的悬浮污泥经回流管从水泥分离装置底端回流至反应器前端。本发明专利技术反应器经功能菌接种并启动运行稳定后，在连续流模式下运行时，可以高效地实现半导体行业有机废水中四甲基氢氧化铵分解以及其他难降解有机物的转化，显著提高污水可生化性，满足了后续生化工艺对有机物高效去除和深度脱氮的需求。脱氮的需求。脱氮的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于半导体行业有机废水处理的电促生物反应器及其使用方法


[0001]本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种用于半导体行业有机废水处理的电促生物反应器及其使用方法。

技术介绍

[0002]半导体行业是我国发展信息产业的基础和重要一环，对国家经济发展、工业布局和产业升级具有重大战略意义，随着相关产业在我国的迅猛发展，产生了大量半导体行业废水，其对环境的压力势必增加。其中，半导体行业有机废水(以下简称“有机废水”)因污染物种类繁多、毒性强、难降解等特点，成为半导体行业废水中处理难度最高的一类废水，其高效处理成为了半导体行业的难点、痛点。有机废水中含有大量四甲基氢氧化铵等毒性强的典型有机污染物，其排放受到相关标准的强制限制，但常用的处理方法(包括活性污泥法、高级氧化法、吸附法等技术)通常对这些典型有机污染物的去除效果并不理想，且技术经济性较差。
[0003]生物电化学反应器是一类新兴的污水处理技术，其可以通过在电极间施加一个微弱的电压刺激体系内的某些电活性微生物，实现包括四甲基氢氧化铵在内的难降解污染物转化，提升体系处理效能。其中，电活性微生物可以通过细胞色素、鞭毛、某些外膜蛋白等途径接收阴极提供的电子，并将其利用到污染物的转化过程中，进而克服污染物转化能垒、提高污染物转化速率。而产电微生物可以利用某些有机污染物，并将污染物中的电子释放出来并传递到阳极上。此外，通过废水生物毒性的降低、有机中间产物的产生、胞外聚合物的分泌等相互作用，电活性微生物可以与非电活性微生物建立互营共生关系。

技术实现思路
r/>[0004]针对半导体行业有机废水水质特征，本专利技术提供了一种用于半导体行业有机废水处理的电促生物反应器及其使用方法，该反应器采用三维碳基电极组件，通过稳压直流电源施加微弱的电压刺激体系内的某些电活性微生物，并通过废水生物毒性的降低、有机中间产物的产生、胞外聚合物的分泌等相互作用，使电活性微生物与非电活性微生物建立互营共生关系。在连续流模式下操作运行时，实现包括四甲基氢氧化铵在内的难降解污染物转化，提升体系处理效能。
[0005]为实现以上技术目的，本专利技术的提供以下技术方案：一种用于半导体行业有机废水处理的电促生物反应器，包括进水管、进水泵、反应器壳体、若干个三维碳基电极组件、直流电源、搅拌装置、泥水分离装置、污泥回流管、污泥回流泵、排泥管、出水管、流量计；所述进水管一端置于所述反应器壳体前端；所述若干个三维碳基电极组件以2cm
‑
5cm间隔放置于反应器内，并交替与所述直流电源的正、负极连接，所述泥水分离装置通过污泥回流管与所述反应器内设置所述若干个三维碳基电极组件的反应空间连通；所述污泥回流泵设置于所述污泥回流管上，将反应器内的悬浮污泥经所述污泥回流管从所述泥水分离装置的底端
回流至所述若干个三维碳基电极组件的反应空间所在的反应器前端，以保持反应器内污泥浓度。
[0006]进一步地，所述三维碳基电极组件是采用一种在保护气氛围下经高温碳化、具有高比表面积和三维微米级孔道结构的平板式碳基电极材料。
[0007]进一步地，所述直流电源为直流稳压电源，电压范围为0.3～1.2V。
[0008]进一步地，反应器壳体内的水力停留时间为4～24小时。
[0009]进一步地，污泥龄为10～30天。
[0010]本专利技术还提供上述一种用于半导体行业有机废水处理的电促生物反应器的使用方法，包括以下步骤：
[0011]S1：接种阶段，使用活性污泥和功能菌剂接种，此阶段不进水和出水，保持反应器内较均匀混合，需3～7天；
[0012]S2：启动阶段，反应器在连续流模式下运行，连续进水和出水，正常排泥，需10～60天启动运行至污染物去除率达到稳定且电流上升并达到稳定；
[0013]S3：稳定运行阶段，反应器在连续流模式下运行，连续进水和出水，正常排泥，可以高效地实现废水中四甲基氢氧化铵分解以及其他难降解有机物的转化。
[0014]本专利技术的原理：本专利技术所公开的反应器可以通过在若干个三维碳基电极组件间施加一个微弱的电压刺激体系内的功能电活性微生物，实现包括四甲基氢氧化铵在内的难降解污染物转化，提升体系处理效能。其中，电活性微生物可以通过细胞色素、鞭毛、某些外膜蛋白等途径接收阴极提供的电子，并将其利用到污染物的转化过程中，进而克服污染物转化能垒、提高污染物转化速率。而产电微生物可以利用某些有机污染物，并将污染物中的电子释放出来并传递到阳极上。此外，通过废水生物毒性的降低、有机中间产物的产生、胞外聚合物的分泌等相互作用，电活性微生物可以与非电活性微生物建立互营共生关系。所述反应器内形成的微生物生态系统可以实现如下反应路径图所示的四甲基氢氧化铵向低取代度的有机胺和氨氮高效转化，及有机废水中其他难降解有机物的转化、矿化，有效提高有机废水可生化性，具有实现半导体行业有机废水低耗、高效处理的潜力。
[0015][0016]从以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：
[0017]1、本专利技术提供的反应器通过施加在电极间施加一个微弱的电压刺激体系内的功能电活性微生物，实现包括四甲基氢氧化铵在内的难降解污染物转化，且处理效率更高。
[0018]2、本专利技术提供的反应器内，产电微生物、电活性微生物及非电活性微生物构成互营共生的微生物生态系统，功能相互补充，协同处理四甲基氢氧化铵等难降解有机物。
[0019]3、四甲基氢氧化铵在本专利技术提供的反应器内微生物系统作用下，可以向低取代度的有机胺和氨氮高效转化，且在后续处理中被常规生物处理方法更容易被有效脱除。
[0020]4、本专利技术提供的反应器可以实现有机废水中四甲基氢氧化铵等难降解有机物的转化及部分矿化，同时有效提高有机废水可生化性。
[0021]5、本专利技术提供的反应器采用一体化设计，结构简单、紧凑，易制成成套化装备。
附图说明
[0022]在下文中将基于实施例并参考附图对本专利技术进行更详细的描述。其中：
[0023]图1是本专利技术提供的反应器的结构示意图；
[0024]附图标记：
[0025]1.进水管；2.进水泵；3.反应器壳体；4.三维碳基电极组件；5.直流电源；6.搅拌装置；7.泥水分离装置；8.污泥回流管；9.污泥回流泵；10.排泥管；11.出水管；12.流量计。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例1：
[0028]如图1所示，为本专利技术提供的一种用于半导体行业有机废水处理的电促生物反应器，包括进水管1、进水泵2、反应器壳体3、三维碳基电极组件4、直流电源5、搅拌装置6、泥水分离装置7、污泥回流管8、污泥回流泵9、排泥管10、出水管11、流量计12；进水管1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体行业有机废水处理的电促生物反应器，其特征在于，包括进水管(1)、进水泵(2)、反应器壳体(3)、若干个三维碳基电极组件(4)、直流电源(5)、搅拌装置(6)、泥水分离装置(7)、污泥回流管(8)、污泥回流泵(9)、排泥管(10)、出水管(11)、流量计(12)；所述进水管(1)一端置于所述反应器壳体(7)前端；所述若干个三维碳基电极组件(4)以2cm
‑
5cm间隔放置于反应器内，并交替与所述直流电源(5)的正、负极连接，所述泥水分离装置(7)通过污泥回流管(8)与所述反应器内设置所述若干个三维碳基电极组件(4)的反应空间连通；所述污泥回流泵(9)设置于所述污泥回流管(8)上，将反应器内的悬浮污泥经所述污泥回流管(8)从所述泥水分离装置(7)的底端回流至所述若干个三维碳基电极组件(4)的反应空间所在的反应器前端，以保持反应器内污泥浓度。2.如权利要求1所述的一种用于半导体行业有机废水处理的电促生物反应器，其特征在于，所述三维碳基电极组件(4)是采用一种在保护气氛围下经高温碳化、具有高比表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志伟，李胄彦，王雪野，任乐辉，查文桂，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：