CN101693577B - 电解-生物厌氧反应器及其工艺 - Google Patents
电解-生物厌氧反应器及其工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101693577B CN101693577B CN2009101536373A CN200910153637A CN101693577B CN 101693577 B CN101693577 B CN 101693577B CN 2009101536373 A CN2009101536373 A CN 2009101536373A CN 200910153637 A CN200910153637 A CN 200910153637A CN 101693577 B CN101693577 B CN 101693577B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reactor
- water
- chamber
- electrolytic
- electrolyzer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y02W10/12—
Abstract
本发明公开了一种电解-生物厌氧反应器及其工艺。它具有反应器本体、支脚，反应器本体从上到下依次设有污泥沉淀室、渐扩室、升流式反应室，反应器本体底部外侧设有进水管、外循环管进口，渐扩室上部设有过流锥形挡板，污泥沉淀室内设有三相分离器，污泥沉淀室上部侧壁设有溢流堰、溢流堰出水管、气液分离器。反应器本体上部设有回流外循环出口，出水由外循环出口经过外设电解槽流入外循环进口，电解槽阴阳两极由阳离子交换膜隔开。本发明能够通过外循环电解作用，促进硫化物转化和氧化，缓解其对生物处理的毒性抑制，保证厌氧生物处理反应器效能，缓解基质抑制；反应器对低碳硫比废水处理潜力大，抗冲击能力强。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种电解-生物厌氧反应器及其工艺。
背景技术
随着国民经济的快速发展，我国食品、制革、医药化工等行业产生大量的含高浓度有机物和硫酸盐的废水，处理难度大，给环境带来日趋严重的影响。传统的厌氧生物处理方法中，硫酸盐往往做为电子受体被硫酸盐还原菌还原为硫化物(包括H2S、HS-、S2-)[1]，而高浓度的硫化物会带来毒性、腐蚀性、恶臭和高耗氧量等一系列问题，排放受到了国家标准的严格限制，其非竞争性抑制也会使得产甲烷效率降低，使厌氧过程恶化甚至失败[2-3]。
在针对硫化物的处理方法中，目前常见的主要有物化法(如气提、混凝沉淀、吸附等)[4-5]和生化法两大类。物化法操作方便、运行稳定，但能耗、化学药剂和运行费用相对较高。生化法包括分相厌氧消化法和生物脱硫技术等，研究热点主要集中于生物脱硫技术，如无色硫细菌或光合细菌除硫、生物同步脱氮除硫等[6-7]。生物脱硫具有处理成本低、无需催化剂和可以回收单质硫等特点，但是现有生物脱硫工艺还存在许多缺陷：1)必须有合适电子受体存在，如氧气、硝酸盐或亚硝酸盐等；2)生物过程不易控制，工艺运行管理难度大。
在现有针对硫化物的处理方法中，曾有利用电解法处理硫化钠溶液的研究报道。Petrov等人[8]的研究都表明，在NaHS或者Na2S阳极液体系中，当工作电极电位达到-200mV时(相对于饱和甘汞电极)，阳极区S2-可以被氧化为单质硫及多硫化物，而且S2-的电化学氧化率可高于85％。说明在低电压(槽电压≤1V)的电解体系中，S2-向单质硫或者多硫化物转化是可行的。国内易清风[9-10]等人的研究表明，电解温度在61℃时，槽电压可控制在0.9～1.2V之间，电流密度20～30mA/cm2之间，阳极过电位在0.4V以下，研究了电解温度、电解时间、硫化钠溶液浓度及电流密度对多硫化物生成效率的影响，只有电流密度的大小对生成效率有较明显的影响，而且电流密度在30mA/cm2以上时多硫化物的生成效率显著下降，在综合考虑各影响因素的基础上提出了较为合适的电解操作条件。因此，借鉴这些研究成果，将电解与硫酸盐生物还原结合，开发出新型电解-生物厌氧反应器，解除硫化物对生物反应的抑制，确保厌氧生物反应的持续高效进行。
参考文献：
[1]M.T.马迪根，J.M.马丁克，J.帕克.微生物生物学[M].北京：科学出版社，(2001)，P625.
[2]McCartney，D.M.，Oleszkiewicz，J.A.Sulfide Inhibition of AnaerobicDegradation of Lactate and Acetate.Wat.Res.1991，25(2)：203-209
[3]Reis，M.A.M.，Almeida，J.S.，Lemos，P.C.and Carrondo，M.J.T.Effect ofhydrogen sulfide on growth of sulfate reducing bacteria.Biotechnol.Bioengin.1992，40：593-600
[4]Kabdasli，I.，Tünay O.，Orhon D.Sulfate removal from indigo dyeing texilewastewater.Wat Sci Tech.1995，32：21-27
[5]Oleszkiewicz，J.A.，Anaerobic treatment of high sulfate wastewater.Wat.Res.1986，13：423-428
[6]任南琪，王爱杰，李建政，杜大仲.硫化物氧化及新工艺[J].哈尔滨工业大学学报.2003，35(3)：265-275
[7]Mahmood，Q.，Zheng，P，Cai，J，，Wu，D.L，，Hu，B.L，，Li.J.Y.，2007.Anoxicsulfidebiooxidation using nitrite as electron acceptor[J].J Hazard Mater.147：249-256
[8]Petrov，K.，Srinivasan，S.Low temperature removal hydrogen sulfide from sourgas and its utilization for hydrogen and sufur production.Int.J.Hydrogen.Energy.1996，21(3)：163-169
[9]易清风.石墨电极硫化钠的阳极氧化机理探索[J].物理化学学报.2000，16(3)：264-268
[10]刘秀玲，王佳.硫化物电化学氧化过程研究[J].材料保护.2001，34(3)：1-3
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电解-生物厌氧反应器及其工艺。
电解-生物厌氧反应器是在反应器支架上设有反应器本体，反应器本体从下到上依次设有反应器进水口、升流式反应室、渐扩室、污泥沉淀室，在污泥沉淀室中间设有三相分离器，污泥沉淀室上部设有溢流堰、反应器回流出口，溢流堰上设有溢流堰出水口，在升流式反应室设有取样口，电解槽通过阳离子交换膜分成阳极槽和阴极槽，阳极槽上设有电解槽进水口、取样口、电解槽出水口、导线接入口，反应器回流出口与电解槽进水口连接，电解槽出水口与反应器回流入口连接，气液分离器上设有大气连通口、出水口、导气孔。
所述的污泥沉淀室径高比为5∶3～4∶3，渐括室偏离垂直方向的角度为28～32度，升流式反应室径高比为3∶5～2∶5。
所述的阳极槽以回流水作为电解液，以石墨电极为阳极；阴极槽以氯化钠为电解液，以铁丝作为阴极。
电解-生物厌氧反应工艺是水由泵从进水口打入，依次经过升流式反应室、渐括室、污泥沉淀室，然后经过三相分离器得到气液固三者的分离，然后到溢流堰，这里水流分了两部分，一部分通过溢流堰出水口再到气液分离器，在这里气液分离，气体由导气孔出去，最终污水由出水口流出；另一部分作为回流从反应器回流出口流入到电解槽中的阳极槽，经过阳极槽的电解反应最终通过反应器回流入口回流到反应器中，通过这样的一个生物反应器再加上回流系统的设置，使得电解槽中回流水中的硫化物的氧化率也可达到80％以上，充分的解除硫化物对反应器内微生物的抑制作用；同时反应器的运行负荷可以达到9～10kgCOD/m3d，COD的去除率可高达85～90％。
本发明利用电解和厌氧生物反应器的组合工艺，即以UASB厌氧生物反应器作为反应器主体，在反应器中硫酸盐还原菌以硫酸盐为电子受体，参与有机物的分解代谢。被还原的硫除少量以同化还原的形式用于合成微生物细胞组分，大部分在细胞质内或细胞质的内膜上进行一系列酶化学反应后，形成S2-释放于细胞体外。反应器增设出水的外循环，在回流的水的通路中加入电解装置。电解装置以石墨作为电解的阳极，回流的污水作为阳极液；以铁丝作为电解的阴极，硫酸盐的溶液作为阴极液；阴阳两极用阳离子交换膜隔开。通过电解作用下硫化物的氧化作用后，再将水回流到反应器中。这样，通过电解的作用解除了硫化物对微生物的抑制作用，确保反应器高效稳定运行。
附图说明
附图是电解-生物厌氧反应器，图中，反应器支架1、反应器进水口2、升流式反应室3、渐扩室4、污泥沉淀室5、三相分离器6、溢流堰7、溢流堰出水口8、取样口9、气液分离器10、大气连通口11、出水口12、导气孔13、反应器回流出口14、电解槽进水口15、阳极槽16、阴极槽17、电解槽18、阳离子交换膜19、取样口20、电解槽出水口21、导线接入口22、反应器回流入口23。
具体实施方式
如附图所示，电解-生物厌氧反应器是在反应器支架1上设有反应器本体，反应器本体从下到上依次设有反应器进水口2、升流式反应室3、渐扩室4、污泥沉淀室5，在污泥沉淀室5中间设有三相分离器6，污泥沉淀室5上部设有溢流堰7、反应器回流出口14，溢流堰7上设有溢流堰出水口8，在升流式反应室3设有取样口9，电解槽18通过阳离子交换膜19分成阳极槽16和阴极槽17，阳极槽16上设有电解槽进水口15、取样口20、电解槽出水口21、导线接入口22，反应器回流出口14与电解槽进水口15连接，电解槽出水口21与反应器回流入口23连接，气液分离器10上设有大气连通口11、出水口12、导气孔13。
所述的污泥沉淀室5径高比为5∶3～4∶3，渐括室4偏离垂直方向的角度为28～32度，升流式反应室3径高比为3∶5～2∶5。
所述的阳极槽16以回流水作为电解液，以石墨电极为阳极；阴极槽17以氯化钠为电解液，以铁丝作为阴极。
Claims (3)
1.一种电解-生物厌氧反应器，其特征在于在反应器支架(1)设有反应器本体，反应器本体从下到上依次设有反应器进水口(2)、升流式反应室(3)、渐扩室(4)、污泥沉淀室(5)，在污泥沉淀室(5)中间设有三相分离器(6)，污泥沉淀室(5)上部设有溢流堰(7)、反应器回流出口(14)，溢流堰(7)上设有溢流堰出水口(8)，在升流式反应室(3)设有第一取样口(9)，电解槽(18)通过阳离子交换膜(19)分成阳极槽(16)和阴极槽(17)，阳极槽(16)上设有电解槽进水口(15)、第二取样口(20)、电解槽出水口(21)、导线接入口(22)，反应器回流出口(14)与电解槽进水口(1 5)连接，电解槽出水口(21)与反应器回流入口(23)连接，气液分离器(10)上设有大气连通口(11)、出水口(12)、导气孔(13)；所述的污泥沉淀室(5)径高比为5∶3～4∶3，渐扩室(4)偏离垂直方向的角度为28～32度，升流式反应室(3)径高比为3∶5～2∶5。
2.根据权利要求1所述的一种电解-生物厌氧反应器，其特征在于所述的阳极槽(16)以回流水作为电解液，以石墨电极为阳极；阴极槽(17)以氯化钠为电解液，以铁丝作为阴极。
3.一种电解-生物厌氧反应工艺，其特征在于水由泵从反应器进水口(2)打入，依次经过升流式反应室(3)、渐扩室(4)、污泥沉淀室(5)，然后经过三相分离器(6)得到气液固三者的分离，然后到溢流堰(7)，这里水流分了两部分，一部分通过溢流堰出水口(8)再到气液分离器(10)，气体由导气孔(13)出去，最终污水由出水口(12)流出；另一部分作为回流水从反应器回流出口(14)流入到电解槽(18)中的阳极槽(16)，经过阳极槽的电解反应最终通过反应器回流入口(23)回流到反应器中，通过这样的一个生物反应器再加上回流系统的设置，使得电解槽中回流水中的硫化物的氧化率也可达到80％以上，充分的解除硫化物对反应器内微生物的抑制作用；同时反应器的运行负荷可以达到9～10kgCOD/m3·d，COD的去除率可高达85～90％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009101536373A CN101693577B (zh) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | 电解-生物厌氧反应器及其工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009101536373A CN101693577B (zh) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | 电解-生物厌氧反应器及其工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101693577A CN101693577A (zh) | 2010-04-14 |
| CN101693577B true CN101693577B (zh) | 2011-06-29 |
Family
ID=42092593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009101536373A Expired - Fee Related CN101693577B (zh) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | 电解-生物厌氧反应器及其工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101693577B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102336471A (zh) * | 2011-09-08 | 2012-02-01 | 大连理工大学 | 一种电极-厌氧生物耦合处理含盐废水方法 |
| CN103771583B (zh) * | 2014-01-09 | 2015-06-17 | 浙江大学 | 电化学耦合上流式厌氧生物反应装置及使用方法 |
| CN108046427A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-05-18 | 衢州学院 | 常温下低c/s比硫酸盐有机废水的厌氧生物处理方法 |
| CN113003702B (zh) * | 2021-03-15 | 2023-01-20 | 南京理工大学 | 一种利用电化学调控硫循环强化厌氧还原硝基苯的方法 |
-
2009
- 2009-09-30 CN CN2009101536373A patent/CN101693577B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101693577A (zh) | 2010-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Towards sustainable wastewater treatment by using microbial fuel cells-centered technologies | |
| CN104478178B (zh) | 微生物电解两段式污泥厌氧消化装置及利用该装置产甲烷的方法 | |
| CN105176614B (zh) | 一种微生物电化学原位沼气脱硫的方法 | |
| CN103359876A (zh) | 二甲基乙酰胺废水无害化处理方法 | |
| San-Martín et al. | Pilot-scale bioelectrochemical system for simultaneous nitrogen and carbon removal in urban wastewater treatment plants | |
| CN103094597A (zh) | 高效同步脱氮除碳微生物燃料电池 | |
| CN103539314A (zh) | 一种高浓度、难降解、有毒有害有机工业废水处理工艺及装置 | |
| CN202390287U (zh) | 处理印染废水的内置铁炭uasb-sbr联用系统 | |
| CN102468495A (zh) | 微生物燃料电池处理含硫废水 | |
| CN103936106A (zh) | 一种电化学同步脱氮除磷装置及城市污水处理方法 | |
| JP2015091572A (ja) | バイオガス生成システム、ならびにそのバイオガス生成システムを用いてバイオガスおよび二酸化炭素還元生成物を生成する方法 | |
| CN101693577B (zh) | 电解-生物厌氧反应器及其工艺 | |
| CN110937764A (zh) | 采用uasb-sbr-eo处理早期垃圾渗滤液实现深度除碳脱氮脱硫的方法 | |
| CN104496008A (zh) | 一种电化学-生物耦合处理有机废水的设备及方法 | |
| CN106745676A (zh) | 一种生态多阴极尿液处理装置和方法 | |
| CN206705926U (zh) | 一种高效化学污水处理设备 | |
| CN201517060U (zh) | 电解-生物厌氧反应器 | |
| CN202063797U (zh) | 一种高浓度印染废水的处理系统 | |
| CN102249409A (zh) | 一种利用太阳能的厌氧污水处理强化装置及方法 | |
| CN202346816U (zh) | 一种Fenton反应用三相反应器 | |
| CN102092894A (zh) | 一种提高造纸废水可生化性的工艺方法 | |
| CN102060419A (zh) | 一种印染废水处理工艺 | |
| CN102249486B (zh) | 处理印染废水的电化学-生物法联用装置及废水处理方法 | |
| JP6019333B2 (ja) | 嫌気性処理システム及び嫌気性処理方法 | |
| CN105271582A (zh) | 生活垃圾填埋场渗滤液深度处理装置及处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110629 Termination date: 20150930 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |