CN104118933A - 一种三维电生物耦合净水系统及净水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维电生物耦合净水系统及净水方法。三维电生物耦合净水系统的三维粒子电极层位于吸附型生物滤料层上部，三维粒子电极层与吸附型生物滤料层通过塑料多孔板相连接，三维粒子电极层的周围连通主电极阳极，中间连接主电极阴极，催化粒子电极填充于主电极之间，吸附型生物滤料层底部与溶气配水室通过塑料多孔板的形式相连接，配水室接有曝气装置和回流装置。本发明的净水方法，包括如下步骤：（1）原水在溶气配水室里与气体、回流水混合；（2）物理过滤、截留；（3）好氧生物处理；（4）三维粒子电极氧化；（5）出净水。本发明在物理过滤、好氧处理、三维粒子电极氧化的相互作用下，达到预定的处理效果，出水水质稳定。

Description

一种三维电生物耦合净水系统及净水方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别是涉及一种可用于污水处理的三维电生物耦合净水系统及净水方法。

背景技术

随着全球经济的发展，水质污染问题己越来越受到人们的关注，水是城市生存和发展的命脉。治理水污染，保护水资源，不仅是当今世界性的问题，更是我国城乡普遍面临的当务之急。我国经济的增长和城市建设的发展，逐年增多的城市居民数量和人民生活水平的提高拉动了污水处理的需求。

电生物耦合技术是在同一个反应器内将电化学反应与微生物反应耦合起来，彼此发挥各自的长处，达到互补和增强处理效果的目的，从而实现提高污水的去除效率，降低设备投资等。生物处理和电化学处理是用于污染控制的两种重要方法，二者各有其优缺点。电生物耦合技术可充分发挥二者的优点，并弥补或克服对方的缺点，因此具有更好的处理效果和更广泛的应用。

三维电极分类根据粒子极性的不同可分为单极性和复极性。单极性床填充阻抗较小的粒子材料，填料填充在正负主电极极板之间，两主电极间通常有隔膜存在。而隔膜的存在与主电极隔开，增加了应用的复杂性和困难性。复极性床一般填充高阻抗粒子材料，无需隔膜，对于复极性三维电极而言，并不是投加的粒子电极全都能对污染物产生作用，达到去除污染物的目的，复极性三维电极反应器中存在旁路电流、短路电流以及反应电流三种不同等效电流，污染物在粒子电极的电化学反应只能在反应电流上发生。

将三维电极反应和微生物反应在同一个反应器内耦合起来，具有效率高、装置紧凑、用地省以及便于控制管理等优点。但是，在三维电极生物法耦合处理难生物降解废水机理研究方面还没有太大的进展，在三维电极与生物法的协同作用机理方面的研究还较少，在系统优化集成、处理过程控制方面的研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种三维电生物耦合净水系统及净水方法。

为解决上述问题，本发明由三维电生物耦合池，回流装置，溶气配水室构成。

所述的三维电生物耦合池包括三维粒子电极层和吸附型生物滤料层，三维粒子电极层位于吸附型生物滤料层上部，周围连通主电极阳极，中间连接主电极阴极，主电极阳极和主电极阴极分别为钛网和不锈钢，催化粒子电极填充于主电极之间，吸附型生物滤料层处理后的水通过塑料多孔板从吸附型生物滤料层上部进入三维粒子电极层，直流电源通过阳极线、阴极线分别和钛网和不锈钢电极相连，吸附型生物滤料层底部与承托层连接，承托层通过塑料多孔板与溶气配水室相连通。

所述的三维电生物耦合池为圆柱型，三维粒子电极层和吸附型生物滤料层直径形同，高度比为3:7，分别装填3-5mm钢渣基粒子电极和3-5mm沸石。

所述的回流装置为回流泵，设于回流管上，将三维粒子电极层部分出水，通过回流泵，回流到溶气配水室。

所述的溶气配水室安装有曝气盘、曝气管、反冲洗进水管、污水管、回流管，空气压缩机和曝气管连接，反冲洗水泵和反冲洗进水管连接，回流泵和回流管连接

一种采用上述所述的一种新型电生物耦合净水方法，包括如下步骤：(1)向高位水箱引入污水，经过计量泵计量，进入溶气配水室；(2) 通过回流泵，将三维粒子电极层上端出水回流到溶气配水室，回流体积比为2:1；（3）向溶气配水室通入压缩空气，气水体积比为5:1-3:1；（4）溶气后的水，流入吸附型生物滤料层，水流以向上形式流过滤料层；（5）过滤后的水，通过塑料多孔板流入三维粒子电极层；（6）直流电源通过阳极线、阴极线分别和钛网、不锈钢电极相连，提供0-12V电压，进行电化学反应；（7）通过三维粒子电极层的水从净水出水管排出；（8）运行一段时间后对三维电生物耦合净水系统进行反冲洗，先气洗3分钟，然后同时水洗和气洗5分钟，再水洗8分钟。

本发明的有益效果：将好氧和高级氧化的优势耦合在同一反应器内进行污水处理，区别与常规的分别在两个反应器进行的组合工艺。三维电极与曝气生物滤池耦合系统不但综合了曝气生物滤池处理成本低、三维电极处理难降有毒污染物效果好的特点，而且可将三维电极反应中引起的电流效率低的副反应如析氢、析氧、产热、析氯、电迁移等有效地利用于生物反应中，因此在整个耦合技术的层面上使电流效率和处理效果大幅提高，同时降低了处理成本。

附图说明

图1为本发明一种三维电生物耦合净化系统流程图，结合本图做进一步的说明。

附图1为本发明的流程示意图。

图1中： 1直流电源，2阳极线，3阴极线，4粒子电极，5沸石，6塑料多孔板，7空气压缩机，8曝气盘，9反冲洗泵，10污水计量泵，11回流泵，12不锈钢电极，13配水室，14吸附型生物滤料层，15三维粒子电极层，16高位水箱，17回流管，18净水出水管，19反冲洗进水管，20污水管，21 曝气管，22反冲洗出水管，23 钛网，24 承托层。

具体实施方式

实施例一：

附图为本发明的一种具体实施例，该实施例包括高位水箱16中的污水通过污水计量泵10经污水管20进入溶气配水室13，同时,将三维粒子电极层15上端出水通过回流泵11经回流管17,按照体积回流比：1：1，回流到溶气配水室13，溶气配水室13设有曝气盘8，曝气盘8通过曝气管21与空气压缩机7相连接，以及反冲洗进水管19与反冲洗泵9相连接, 通过空气压缩机7向三维电生物耦合池充气，为微生物和三维粒子电极提供充足的氧气，在溶气配水室13内空气和污水进行充分混合后一起经塑料多孔板6进入承托层24，然后进入吸附型生物滤料层14,经过吸附型生物滤料层14处理后的水通过塑料多孔板6进入三维粒子电极层15, 三维粒子电极层15外部接有直流电源1，直流电源1通过阳极线2、阴极线3分别和三维粒子电极室15内的钛网23、不锈钢电极12相连，经过三维粒子电极层15处理后的水一部分通过回流管17回流到配水室13，一部分通过净水出水管18排出。

将高位水箱16中的污水通过污水计量泵10经污水管20进入配水室13，同时,将三维粒子电极层15上端出水通过回流泵11经回流管17,按照一定的体积回流比回流到配水室13，溶气配水室13设有曝气盘8，曝气盘8通过曝气管21与空气压缩机7相连接，以及反冲洗进水管19与反冲洗泵9相连接, 通过空气压缩机7向三维电生物耦合池充气，为微生物和三维粒子电极提供充足的氧气，在溶气配水室13内空气和污水进行充分混合后一起经塑料多孔板6进入承托层24，然后进入吸附型生物滤料层14，滤料为沸石5，高700mm，经过吸附型生物滤料层14处理后的水通过塑料多孔板6进入三维粒子电极层15，内填钢渣基粒子电极4，高度300mm，通过直流电源1向三维粒子电极层15提供电能，经过三维粒子电极层15处理后的水一部分通过回流管11回流到配水室13，一部分通过净水出水管18排出，当达到预定的水头损失时，对三维电生物耦合净水系统进行反冲洗，首先由空气压缩机7进行气洗，然后打开反冲洗水泵9加压对三维电生物耦合净水系统进行气水联合冲洗，之后关闭空气压缩机7，再用反冲洗水泵9加压对三维电生物耦合净水系统进行水洗，反冲洗的水经反冲洗出水管排出。

采用上述一种三维电生物耦合净水方法包括如下步骤：(1)进水水力负荷为6m³/m²·h，经过污水计量泵计量2，通过污水管进入配水室13；(2) 通过回流泵11，将三维粒子电极层15上端出水回流到配水室13，回流体积比为2:1；（3）向溶气配水室通入压缩空气，空气压缩机压力0.3MPa，气水体积比为5:1；（4）溶气后的水，流入吸附型生物滤料层，水流以向上形式流过滤料层；（5）过滤后的水，通过塑料多孔板6流入三维粒子电极层15；（6）直流电源1通过阳极线2、阴极线3分别和钛网23、不锈钢电极12相连，提供8V电压，进行电化学反应；（7）通过三维粒子电极层15的水从净水出水管18排出；(8)运行一段时间后对新型电生物耦合净水系统进行反冲洗，先气洗3分钟，然后同时水洗和气洗5分钟，再水洗8分钟。

实施例二：

本具体实施例的三维电生物耦合净水系统与具体实施例一的三维电生物耦合净水系统相同。

本净水方法与具体实施例一净水方法区别在于：曝气的气水体积比为4:1。

实施例三：

本具体实施例的三维电生物耦合净水系统与具体实施例一的三维电生物耦合净水系统相同。

本净水方法与具体实施例一净水方法区别在于：曝气的气水体积比为3:1。

Claims (7)

1.一种三维电生物耦合净水系统及净水方法，其特征在于：该系统由三维电生物耦合池，回流装置，溶气配水室构成；三维电生物耦合池设吸附型生物滤料层（14）、三维粒子电极层（15），沸石（5）填充于吸附型生物滤料层（14），位于承托层（24)上部，三维粒子电极层（15）设置于吸附型生物滤料层（14)上部，主电极阳极和主电极阴极分别为钛网（23)和不锈钢（12)，催化粒子电极填充于主电极之间；溶气配水室（13）通过塑料多孔板(6)与承托层（24）连接。

2.权利要求1所述的三维电生物耦合净水系统及净水方法，其特征在于：溶气配水室（13）安装有曝气盘（8）、曝气管（21）、反冲洗进水管（19）、污水管（20），回流管（17），空气压缩机（7）和曝气管（21）连接，反冲洗水泵（9）和反冲洗进水管（15）连接，回流泵（11）和回流管（17）连接。

3.权利要求1所述的三维电生物耦合净水系统及净水方法，其特征在于：吸附型生物滤料层（14）、三维粒子电极层（15）串联由下至上组合，通过内循环系统将各反应层耦合，加强了整体的处理效果。

4.权利要求1所述的三维电生物耦合净水系统及净水方法，其特征在于：三维粒子电极层（15）置于吸附型生物滤料层（14）之上，其高度比为3：:7。

5.权利要求1所述的三维电生物耦合净水:7统及净水方法，其特征在于：吸附型生物滤料层（14）填充为沸石（5）。

6.权利要求1所述的三维电生物耦合净水系统及净水方法，其特征在于：三维粒子电极层（15）的周围连通主电极阳极，中间连接主电极阴极，催化粒子电极填充于主电极之间。

7.权利要求1所述的三维电生物耦合净水系统及净水方法，其特征在于：三维粒子电极层（15）填充为钢渣基粒子电极。