一种用于处理难降解化工废水的三维电极—生物膜反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于处理难降解化工废水的三维电极-生物膜反应器，包括电源、阳极、阴极、活性炭生物膜和反应器本体，反应器本体的底端设置进水口和排渣口，顶端设置出水口；反应器本体中设置隔板，其上设置极板插座和均匀布水孔；阳极和阴极分别设置极板插座中，与电源的正极和负极相连；阴极上设置活性炭纤维层；阳极和阴极之间设置活性炭生物膜层。利用本实用新型专利技术的反应器进行污水处理时，进水由储水池中经恒流泵从反应器底部打入反应器中，经过隔板后，进入阳极和阴极之间的活性炭生物膜层中，通入少量的电流，并利用在第三极上的微生物对废水中的有机物的分解作用，对化工生产中不达标的二级出水进行深度处理，达到国家排放标准。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种污水处理装置，更具体地讲，涉及一种将生物膜与电极相结合的污水处理装置。
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，面对这一问题很多国家都把污水的再生利用作为解决水资源短缺的重要手段之一。长期以来以活性污泥为代表的传统生物处理工艺，在生活污水以及工业废水的处理中 得到广泛应用，其具有处理工艺完善、处理效果稳定等优点。但也存在占地面积大，基 建投资大，产生大量剩余污泥等问题。工业废水中含有大量高毒性、高浓度、难生化降解的物质，这些物质很难被传统二级处理工艺去除，导致污水处理厂生化出水中仍含有一定浓度水平的有毒有害物质，对水环境安全和人类的生存造成极大危害，亟需深度处理。为了克服这些问题，各种新型、高效的污水处理技术应运而生，特别是将膜分离技术和生物处理工艺相结合的膜生物反应器(Membrane bioreactor, MBR)技术，因其取代传统生物处理工艺中的二沉池，实现高污泥浓度运行，且具有出水水质好、运行维护简单、占地面积小、污泥浓度高、剩余污泥产量低等优点，在废水处理领域得到广泛应用。虽然MBR技术拥有许多传统活性污泥法所不具有的优点。但是，其能耗高、成本高仍是阻碍MBR发展的两大瓶颈。高昂的膜价格以及频繁的膜污染造成的膜组件清洗、更换是导致MBR运行成本高的主要原因。而膜污染造成的膜使用寿命缩短、频繁的化学清洗、膜通量下降以及操作费用的增加等问题，大大限制了 MBR技术的推广和应用。
技术实现思路
本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反应器，具有传质效率高，反应区域大，处理效率高，操作简便的特点。本技术的目的通过下述技术方案予以实现一种用于处理难降解化工废水的三维电极一生物膜反应器，包括电源、阳极5、阴极6、活性炭生物膜7和反应器本体11，其中所述反应器本体11的底端设置有进水口 10和排渣口 9，顶端设置有出水口 8 ；所述反应器本体11中设置有隔板12,所述隔板12上设置有极板插座和均勻布水孔；所述阳极5和阴极6分别设置在隔板12的极板插座之中，并分别与电源的正极和负极相连接；所述阴极6上设置有活性炭纤维层14 ；所述阳极5和阴极6之间设置有活性炭生物膜层7。所述阳极5可以选用Ti/Pb02板。所述阴极6可以选用不锈钢材料13。所述电源优选为稳压稳流电源。目前，污水深度处理技术中以物理化学手段居多。物理手段主要有混凝沉淀、膜过滤，吸附法，高级氧化技术如Fenton法、臭氧、光催化氧化、湿式氧化，以及电化学法等。电化学法，主要是利用电极反应产生的如 OH、Cl2等物质，对水中的有毒有害物质进行直接氧化和间接氧化。三维电极，又称粒子电极，是一种新型的电化学反应器，在传统二维电解槽的电极间装填粒状工作电极材料，并使之带电，成为第三极，并参加对有机污染物质的去除反应，具有传质效率高，反应区域大，处理效率高，操作简便的特点。本技术的技术方案，将传统的三维电极中第三极活性炭先放入活性污泥中进行一段时间的浸泡，然后取出放回反应器中，并向反应器中投加葡萄糖进行培养，使活性炭表面附着生长生物膜形成活性炭生物膜层，利用其对电解后废水进一步处理 。此外，活性炭还可以作为催化剂，使电解过程产生的过氧化氢产生更多的羟基自由基，去除有机物。利用本技术的反应器进行污水处理时，进水由储水池I中经恒流泵2从反应器底部打入反应器中，水流方向为升流式，经过隔板后，进入阳极和阴极之间的活性炭生物膜层中，对本技术的反应器通入少量的电流，并利用自由生长在第三极上的微生物对废水中的有机物的分解作用，较好程度的对化工生产中不达标的二级出水进行了深度处理，使之C0D&达到国家排放标准。本技术的三维电极-生物膜反应器具有以下特点(I)所述反应器将电化学法和生物法两大废水处理工艺相结合，最大程度的降低了水中有机物含量；(2)所述反应器利用生物膜对提高生化性的废水进一步处理，减少了电量的消耗，提高了电流效率，节省了电费；(3)所述反应器中的生物膜是微生物自由生长在第三极活性炭表面的，不需要专门的接种工作，操作简便，易于运行维护。附图说明图I是利用本技术的技术方案进行污水处理的流程图，其中I储水池、2恒流泵、3、阀门、4稳压稳流电源、5阳极、6阴极、7活性炭生物膜、8出水口、9排渣口、10进水口。图2是本技术的三维电极一生物膜反应器结构示意图，其中11为反应器本体，12为隔板。图3是本技术中阴极6的结构示意图，其中13为不锈钢材料，14为活性炭纤维。图4是本技术中隔板12的结构示意图，其中15为均匀布水孔，16为极板插座。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本技术的技术方案。本技术的一种三维电极一生物膜反应器，包括电源、阳极5、阴极6、活性炭生物膜7和反应器本体11，其中所述反应器本体11的底端设置有进水口 10和排渣口 9，顶端设置有出水口 8 ；所述反应器本体11中设置有隔板12,所述隔板12上设置有极板插座16和均勻布水孔15 ；所述阳极5和阴极6分别设置在隔板12的极板插座16之中，并分别与电源的正极和负极相连接；所述阴极6上设置有活性炭纤维层14 ;所述阳极5和阴极6之间设置有活性炭生物膜层7。在进行使用时，首先以Ti/Pb02板为正极、以不锈钢板13为负极并在其表面绑定活性炭纤维层14,厚度4-6mm,电极板的尺寸均为IOcmXlOcm,以活性炭为第三极，活性炭粒径2-3mm。上述三个电极共同组成三维电极。将活性炭至于活性污泥浓度为3000-4000mg/L的MBR反应池中，并进行不间断曝气，活性炭在反应池中停留3-5天。向三维电极反应 器中加入浓度为100mg/L的活性污泥，按照摩尔比C:N:P=100:5:1的比例，每两天向反应器内加入葡萄糖3. 12g、碳酸氢铵0. 079g、磷酸二氢钾0. 027g、氯化钙0. 04g、硫酸镁0. 024g、硫酸铁0. 056g、硫酸锌0. 004g和硫酸铜0. 003g培养生物膜。将化工废水通过进水口以升流的方式泵入生物膜-三维电极的反应器内部，进行污水处理。实施例I原水的CODcr 范围 60-85mg/L，Cr 浓度范围 1500_2000mg/L，BOD5 范围 l_9mg/L，电导率范围7500-8500 ii S/cm，进水pH范围8. 4-8. 8。将原水以升流式注入三维电极-生物膜反应器，并调整三微电极-生物膜反应器的电流密度为0. 125mA/cm2、0. 25mA/cm2、0. 5mA/cm2和I. OmA/cm2,按停留时间3小时设计。经过长期运行，处理效果如表一所示。 表一三维电极-生物膜反应器运行效果百流密度(mA/cm2)0. 125 0.25 0. 5 1.0SDcr 去除率(％)19%25%35% 55%实施例2本技术反应器在电解废水会使Cl—转变成为Cl2，对微生物的生长产生不利影响。通过改变电流密度分别为0. 125mA/cm2,0. 25mA/cm2,0. 5mA/cm2,1. OmA/cm2,第三极活性炭上的微生物量呈现先增长再减小的趋势，其中，电流密度为0. 5mA/cm2时，反应器中的生物膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理难降解化工废水的三维电扱-生物膜反应器，包括电源、阳极、阴扱，其特征在于，还包括活性炭生物膜和反应器本体，其中 所述反应器本体的底端设置有进水口和排渣ロ，顶端设置有出水ロ ； 所述反应器本体中设置有隔板，所述隔板上设置有极板插座和均匀布水孔； 所述阳极和阴极分别设置在隔板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，季民，孔鑫，黄耀坤，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：实用新型
国别省市：