CN104478073B - 一种利用ABR-生物电Fenton耦合技术处理难生物降解工业废水的装置 - Google Patents

一种利用ABR-生物电Fenton耦合技术处理难生物降解工业废水的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用ABR-生物电Fenton耦合技术处理难生物降解工业废水的装置，ABR为分格结构，通过折流板将反应器分成多个串联的格室，其中的一个格室设为生物电Fenton系统的阳极室，与阳极室相邻的格室设为阴极室，阳极室与阴极室由质子膜隔开；ABR前端底部设有第一进水口，ABR的顶部与气体收集装置相连通，阳极室的上部设有出水口，阴极室设有第二进水口；所述阳极室内设有碳阳极，阴极室内设有铁碳阴极，碳阳极与铁碳阴极共接负载。这种装置充分利用了ABR的分格结构使ABR与MFC、MFC与Fenton进行结合，结构简单、废水处理成本低、稳定性能好，实现了对废水中有机污染物的高效去除，可减少ABR内挥发酸的累积，既能产生沼气，又能产生电能，实现了废水的环保再利用。

Description

一种利用ABR-生物电Fenton耦合技术处理难生物降解工业废水的装置
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术，具体是一种利用ABR（AnaerobicBaffledReactor，厌氧折流板反应器，简称ABR）-生物电Fenton耦合技术处理难生物降解工业废水的装置。
背景技术
厌氧生物处理具有低耗高效的优点，其将污染物去除与产能有机地结合在一起，具有良好的环境与社会经济效益，因此，采用厌氧生物技术处理高浓度有机工业废水成为当前的研究热点，厌氧反应器已被广泛的应用于制糖、啤酒、柠檬酸等易生物降解工业废水的处理中。但当废水中含有难生物降解的高分子污染物或有毒物质时，例如印染废水、抗生素废水、石化废水等，虽然其难生物降解部分的水量可能不是很大，但由于有毒物质的存在会导致产甲烷菌的活性受到抑制，若直接进入厌氧反应器，往往造成厌氧反应器的处理效率降低，甚至造成厌氧反应器运行的失败，因此，一般会首先对这部分难生物降解或有毒废水进行预处理，以提高其生化性，进而再进行厌氧或好氧的生物处理。但预处理单元的增加，无疑将会增加占地，增加基建投资。
Fenton、光Fenton、电Fenton等氧化技术作为典型的高级氧化处理方法，具有高效、反应条件温和、设备简单等优点，对于去除水中难生物降解有机污染物具有良好的效果，因此常被人们用于难生物降解废水的预处理或排放标准要求较高的废水的深度处理。但在处理实际废水时，单一Fenton技术处理成本较高，主要是双氧水的价格较高；同时需要不断投加双氧水与铁，运行管理复杂；并且处理的稳定性能有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种利用ABR-生物电Fenton耦合技术处理难生物降解工业废水的装置，这种装置结构简单、废水处理成本低、稳定性能好，实现对废水中有机污染物的高效去除，还可减少ABR内挥发酸的累积，同时既能产生沼气，又能产生电能，实现废水的环保再利用。
实现本发明目的的技术方案是：
一种利用ABR-生物电Fenton耦合技术处理难生物降解工业废水的装置，包括ABR，所述的ABR为分格结构，通过折流板将反应器分成多个串联的格室，其中一个格室设为生物电Fenton系统的阳极室，与阳极室相邻的格室设为阴极室，阳极室与阴极室由质子膜隔开；ABR前端底部设有第一进水口，ABR顶部与气体收集装置相连通，阳极室上部设有出水口，阴极室设有第二进水口；所述阳极室内设有碳阳极，阴极室内设有铁碳阴极，碳阳极与铁碳阴极共接负载。
设有曝气装置与阴极室连通。
所述阴极室通过回流装置与第一进水口相通。
本发明将Fenton与传统的生物处理技术相结合，不仅可以降低废水的处理成本，可拓展Fenton工艺的应用范围，同时可以大大提高对难降解或有毒废水的处理效果。
微生物燃料电池（MicrobialFuelCell，简称MFC）是利用微生物作为生物催化剂将有机污染物转化为电能的装置，在曝气的条件下，在阴极可生成Fenton体系中所需的H2O2，从而构成生物电Fenton系统，具有不需要持续投加双氧水和铁，运行成本低等优点。ABR集上流式厌氧污泥床（UpflowAnaerobicSludgeBlanket，简称UASB）和分阶段多相厌氧反应器（StagedMulti-PhaseAnaerobicReactor，简称SMPA）技术于一体，不仅提高了厌氧反应器的负荷和处理效率，而且使其稳定性和对不良因素（如有毒物质）的适应性大为增强，更为重要的是，折流板将反应器分成多个串联的格室（反应室），其独特的格室结构，使不同格室的有机负荷不同，厌氧微生物种群分布方面也体现出独特的优越性，同时易于对ABR进行改造。
这种装置的优点是充分利用了ABR的分格结构使ABR与MFC、MFC与Fenton进行有机结合，结构简单、废水处理成本低、稳定性能好，实现了对废水中有机污染物的高效去除，还可减少ABR反应器内挥发酸的累积，同时既能产生沼气，又能产生电能，实现了废水的环保再利用。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图中，1.第一进水箱2.第一水泵3.ABR4.阳极室5.阴极室6.曝气设备7.碳阳极8.质子膜9.铁碳阴极10.负载11.第二进水箱12.第二水泵13.出水口14.回流装置15.气体收集装置16.第一进水口17.第二进水口18.折流板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
参照图1，一种利用ABR-生物电Fenton耦合技术处理难生物降解工业废水的装置，包括ABR3，所述的ABR3为分格结构，通过折流板18将反应器分成多个串联的格室，其中的一个格室设为生物电Fenton系统的阳极室4，与阳极室4相邻的格室设为阴极室5，阳极室4与阴极室5由质子膜8隔开；ABR3前端底部设有第一进水口16，ABR3顶部与气体收集装置15相连通，阳极室4上部设有出水口13，阴极室5设有第二进水口17；所述阳极室4内设有碳阳极7，阴极室5内设有铁碳阴极9，碳阳极7与铁碳阴极9共接负载10。
设有曝气装置6与阴极室5连通。
阴极室5通过回流装置14与第一进水口16相通。
具体地，第一进水口16通过第一水泵2与第一进水箱1连通，第二进水口17通过第二水泵12与第二进水箱11连通，采用ABR-生物电Fenton耦合装置对中药废水进行了处理，洗药与提取工艺单元所产生的废水通过第一水泵2进入ABR3，废水流经各个格室的过程中与厌氧微生物充分接触，从而实现对污染物的降解污染物，而后废水进入生物电Fenton的阳极室4，被碳阳极7表面的微生物分解产生电子和质子，质子通过质子膜8传递到达生物电Fenton的阴极室5。而醇沉工艺单元所产生的废水由于含有较多的蒽醌、生物碱等难降解物质，通过第二水泵12进入生物电Fenton的阴极室5，在此通过曝气设备6进行曝气，从阳极室4传递过来的质子直接传递到达铁碳阴极9，产生的电子传递到碳阳极7经过外电路到达铁碳阴极9，产生电流，电流催化铁碳阴极9发生氧还原反应，与氧气结合生成H2O2，H2O2与铁在阴极室5中共存，可产生羟基自由基，实现对难生物降解或有毒有机物的降解，废水经有效处理后经出水口13进入后续的处理单元。
阴极室5经处理后的废水经回流装置14回流到ABR3第一进水口16处，可在ABR3前面格室构成微氧环境，抑制挥发酸的累积。处理过程中产生的沼气，经气体收集装置15收集利用。
对整个系统进出水COD进行了测定，本装置对废水的COD的平均去除率可达96%以上，出水COD为200mg/L-300mg/L，大大降低了后续处理构筑物的负荷。

Claims (2)

1.一种利用ABR-生物电Fenton耦合技术处理难生物降解工业废水的装置，包括ABR，其特征是，所述的ABR为分格结构，通过折流板将反应器分成多个串联的格室，其中的一个格室设为生物电Fenton系统的阳极室，与阳极室相邻的格室设为阴极室，阳极室与阴极室由质子膜隔开；ABR前端底部设有第一进水口，ABR顶部与气体收集装置相连通，阳极室上部设有出水口，阴极室设有第二进水口；所述阳极室内设有碳阳极，阴极室内设有铁碳阴极，碳阳极与铁碳阴极共接负载；
阴极室经处理后的废水经回流装置回流到第一进水口处。
2.根据权利要求1所述的利用ABR-生物电Fenton耦合技术处理难生物降解工业废水的装置，其特征是，设有曝气装置与阴极室连通。
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