弱电介入强化除磷渗滤系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种弱电介入强化除磷渗滤系统及方法，该系统包括供电设备、渗滤柱、生物电极阴极、生物电极阳极，所述生物电极阴极、生物电极阳极分别与供电设备电连接，生物电极阴极与生物电极阳极相互间隔地插入渗滤柱的混合滤层中，所述渗滤柱的混合滤层上方设有进水部件，所述渗滤柱的混合滤层下方设有出水部件。通过生物电极在渗滤柱的混合滤层中形成电场，提高污水中带负电的磷酸根的转移速度，提高滤层物质的吸附效率；并且电流刺激促进了滤层物质中的除磷菌的生长，提高渗滤柱气化除磷效率，达到在单一反应柱中除磷的效果；此外，本发明专利技术建设成本和管理成本低，除磷效率高。除磷效率高。除磷效率高。

【技术实现步骤摘要】
弱电介入强化除磷渗滤系统及方法


[0001]本专利技术涉及污水除磷处理
，具体涉及一种弱电介入强化除磷渗滤系统及方法。

技术介绍

[0002]总磷污染已成为国内主要湖泊及长江流域的首要污染物。在工业点源、城镇生活污水已基本获得治理的情况下，农村面污染源成为了磷的主要来源。对于农村面源及农村分散污水来说，常规的生物除磷方法需要好氧/厌氧多个反应池的联合处理，不仅建设成本高，管理技术要求较高，而且难以将污水中的磷降低达到排放标准一级A标(总磷≤0.5mg/L)。化学沉淀法，可以将废水中总磷降至标准以下，但是对于边远山区化学药品的运输及技术管理难以实现。
[0003]渗滤系统是近年来处理农村污水、分散污水常用的方法，传统渗滤系统对总磷去除需要通过水淹和干旱呼吸轮流交换进行除磷，管理较为复杂，而且处理效果不明显。如何解决传统渗滤系统除磷效率低下，仍然是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：为了提高污水除磷效率，降低除磷的建设成本和管理成本，本专利技术提供了一种弱电介入强化除磷渗滤系统及方法。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种弱电介入强化除磷渗滤系统，包括供电设备、渗滤柱、生物电极阴极、生物电极阳极，所述生物电极阴极、生物电极阳极分别与供电设备电连接，生物电极阴极与生物电极阳极相互间隔地插入渗滤柱的混合滤层中，所述渗滤柱的混合滤层上方设有进水部件，所述渗滤柱的混合滤层下方设有出水部件。
[0007]采用本专利技术的弱电介入强化除磷渗滤系统，通过生物电极在渗滤柱的混合滤层中形成电场，提高污水中带负电的磷酸根的转移速度，提高滤层物质的吸附效率；并且电流刺激促进了滤层物质中的除磷菌Methanobacterium
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congolense的生长，提高渗滤柱气化除磷效率，达到在单一反应柱中除磷的效果。本专利技术建设成本和管理成本低，除磷效率高。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0009]进一步的，所述渗滤柱的混合滤层包括从上至下依次设置的第一砾石层、第一粗砂层、复合填料层、第二粗砂层和第二砾石层。
[0010]进一步的，所述第一砾石层、第二砾石层的砾石粒径为0.3～0.8cm，第一粗砂层、第二粗砂层的粗砂粒径为0.4～1.0mm。
[0011]采用如上改进方案，第一砾石层为过滤层，过滤污水中大部分粒径较大的不溶性杂质，提高主反应层的反应效率和有效工作时间；第二砾石层为承托层；第一粗砂层、复合填料层、第二粗砂层作为主反应层，为微生物载体，且具有吸附作用，便于在电场的作用下提高吸附含磷离子的效率，并且通过其中的微生物作用，提高渗滤柱气化除磷效率。
[0012]进一步的，所述复合填料层包括粒径均处于0.4～1.0mm的河砂与生物炭，河砂与生物炭按照质量比10：1的比例混合。
[0013]采用如上改进方案，当河砂与载镁改性生物炭按照10：1的比例混合作为主反应区时，一方面可以保持水流以一定的下渗速度向下流动，起到生物膜冲刷作用，另一方面适当的载镁改性生物炭可以通过吸附快速去除污水中的磷，增加系统去除效率，但同时又不至于产生大量微生物的生长，导致系统被过厚的生物膜堵塞，可以保证系统的长期稳定运行。
[0014]进一步的，所述生物炭的制备过程为：以香蕉秸秆为原料，对香蕉秸秆原料进行载镁改性处理。
[0015]进一步的，所述对香蕉秸秆原料进行载镁改性处理，具体包括：将香蕉秸秆干燥粉碎后，按香蕉杆粉与氯化镁溶液固液比为1:10g/ml～1:15g/ml进行浸渍，然后在温度400℃～450℃中贫氧碳化3.5小时，过30目筛后获得所述生物炭；所述氯化镁溶液浓度为1～1.5mol/L。
[0016]进一步的，所述香蕉秸秆为香蕉果实串中间的茎秆。
[0017]采用如上改进方案，生物炭进行载镁改性后，可以将生物炭表面负电荷变为正电荷，通过静电吸引，氧化镁与磷产生的化学吸附等作用提高生物炭对废水中磷的吸附作用。同时镁作为微生物必需的微量元素对系统中微生物生长有促进作用。选用香蕉茎杆作为生物炭制备原材料，因为香蕉茎杆本身含有较高浓度的钙、镁等矿物质，制备成生物炭后本身对废水中磷也有一定的吸附作用。
[0018]进一步的，所述生物电极阳极位于渗滤柱的混合滤层外侧并围绕混合滤层布置，所述生物电极阴极位于渗滤柱的混合滤层中部。
[0019]进一步的，所述生物电极阴极为石墨碳，生物电极阳极为泡沫镍。
[0020]采用如上改进方案，生物电极阳极起到电子收集的作用，生物电极阴极与复合滤层中的改性生物炭桥连，为主要反应区，通过电流达到为反应区磷化氢的合成提供部分自由电子，同时促进除磷微生物的生长。
[0021]进一步的，所述供电设备包括太阳能板、太阳能电源控制箱，太阳能板与太阳能电源控制箱电连接，太阳能电源控制箱分别与所述生物电极阴极、生物电极阳极电连接。
[0022]采用如上改进方案，太阳能板、太阳能电源控制箱为阴、阳两极提供电势差，加速系统中磷酸根的转移，整个系统不用再外接电源，方便野外无供电系统的分散的农业面源污水处理。
[0023]进一步的，所述进水部件包括进水管、布水器，进水管与布水器连接，布水器设于所述渗滤柱的混合滤层上方。
[0024]采用如上改进方案，布水器均匀地给渗滤系统注入污水，提高装置除磷效率和渗滤速度。
[0025]进一步的，所述出水部件包括集水腔、排水管道，集水腔位于所述渗滤柱的混合滤层下方，排水管道位于集水腔内并沿自身侧壁设有多个开孔。
[0026]采用如上改进方案，便于收集系统出水，可用于工业利用，也可用于远距离排水。
[0027]本专利技术还提供了一种弱电介入强化除磷渗滤方法，基于上述弱电介入强化除磷渗滤系统实现，包括如下步骤：
[0028]污水经管网收集，从进水部件进入并均匀分布于渗滤柱上部，然后从渗滤柱的混
合滤层向下渗滤；
[0029]供电设备输出5～20V的直流电压，使生物电极阴极与生物电极阳极之间形成弱电场，带负电的磷酸根向生物电极阳极方向迁移，遇到滤层物质阻碍时被吸附于滤层物质上，同时通过电流刺激促进除磷菌的生长，提高气化除磷效应；
[0030]水向下渗滤后进入出水部件，从出水部件排出。
[0031]本专利技术的有益效果是：
[0032](1)本专利技术将生物电化学系统与渗滤系统耦联，形成弱电介入强化除磷渗滤系统，充分利用生物电化学系统快速的磷酸根电子转移特性，达到提高渗滤系统中除磷速率，相同除磷需求下，可大大减少土地利用。
[0033](2)本专利技术涉及的一种弱电介入强化除磷渗滤系统，充分利用系统中弱电流的刺激作用，提供磷化氢合成需要的自由电子，快速定向富集具有除磷功能的产磷化氢微生物，将污水中的磷转化为气态磷化氢，溢出系统，可达到在单一厌氧反应器的除磷功能，简化污水中磷的处理流程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弱电介入强化除磷渗滤系统，其特征在于：包括供电设备(1)、渗滤柱(2)、生物电极阴极(3)、生物电极阳极(4)，所述生物电极阴极(3)、生物电极阳极(4)分别与供电设备(1)电连接，生物电极阴极(3)与生物电极阳极(4)相互间隔地插入渗滤柱(2)的混合滤层中，所述渗滤柱(2)的混合滤层上方设有进水部件(5)，所述渗滤柱(2)的混合滤层下方设有出水部件(6)。2.根据权利要求1所述的弱电介入强化除磷渗滤系统，其特征在于：所述渗滤柱(2)的混合滤层包括从上至下依次设置的第一砾石层(7)、第一粗砂层(8)、复合填料层(9)、第二粗砂层(10)和第二砾石层(11)；所述第一砾石层(7)、第二砾石层(11)的砾石粒径为0.3～0.8cm，第一粗砂层(8)、第二粗砂层(10)的粗砂粒径为0.4～1.0mm。3.根据权利要求2所述的弱电介入强化除磷渗滤系统，其特征在于：所述复合填料层(9)包括粒径均处于0.4～1.0mm的河砂与生物炭，河砂与生物炭按照质量比10：1的比例混合。4.根据权利要求3所述的弱电介入强化除磷渗滤系统，其特征在于：所述生物炭的制备过程为：以香蕉秸秆为原料，对香蕉秸秆原料进行载镁改性处理。5.根据权利要求4所述的弱电介入强化除磷渗滤系统，其特征在于：所述对香蕉秸秆原料进行载镁改性处理，具体包括：将香蕉秸秆干燥粉碎后，按香蕉杆粉与氯化镁溶液固液比为1:10g/ml～1:15g/ml进行浸渍，然后在温度400℃～450℃中贫氧碳化3.5小时，过30目筛后获得所述生物炭；所述氯化镁溶液浓度为1～1.5mo l/L；所述香蕉秸秆为香蕉果实串中间的茎秆。6.根据权利要求1所述的弱电介入强化除磷渗滤系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋艳红，陈孟林，黄智，叶国姣，张萌，李碗碗，毛启月，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：