CN105271615B - 电化学复合式膜生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电化学复合式膜生物反应器，包括池体(1)、与池体(1)连通的进水泵(2)和出水泵(3)，其特征在于：所述池体(1)由相互平行的电极板(4)分隔为依次连接的电絮凝池(101)、反应池(102)、分离池(103)，所述电絮凝池(101)与进水泵(2)连通，电絮凝池(101)内设置有平行于电极板(4)的感应极板组(5)；所述反应池(102)内填充有粒子电极(6)；所述分离池(103)中设置有过滤膜组件(7)，所述过滤膜组件(7)的出水口(8)与出水泵(3)连接。该反应器集成化程度较高，集电絮凝、三维电极氧化、微生物处理及膜分离于一体，反应器结构紧凑，占地面积小、废水处理效果高、操作简单，且能有效缓解膜污染。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种电化学复合式膜生物反应器。
背景技术
电化学是近年发展起来的一种新型废水处理技术，它在处理难生物降解、高浓度有机废水方面具有设备小、无需添加药剂、操作简便、COD去除率高及脱色效果好等优势，是一种有效的高难废水处理技术。电化学中电絮凝与电氧化技术在废水处理中应用最广，但受到高能耗问题的制约，而生物法成本低、易操作，对易生物降解有机废水有较好的处理效果，但其对难生物降解且有毒废水处理效果不佳。在三级处理技术中膜过滤应用颇广，但膜污染问题亟待解决。且组合电化学多采用二维电极反应器，大量实际应用表明，不仅其处理效果极有限，且废水中的固体悬浮过多会对电极板造成一定的伤害，会极大的降低处理效果，缩短极板使用寿命。
因此，电化学法与生物法相结合是一种颇具前景污水二级处理工艺。但现有技术未能有机的将电化学、生物法、膜过滤三者结合起来，即不能对高难废水的处理做到既可控制成本，又能高效且彻底。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电化学复合式膜生物反应器，该反应器将电化学、生物法、膜过滤三者有机结合起来，废水处理效果好、效率高，成本较低。
一种电化学复合式膜生物反应器，包括池体、与池体连通的进水泵和出水泵，所述池体由相互平行的电极板分隔为依次连接的电絮凝池、反应池、分离池，所述电絮凝池与进水泵连通，电絮凝池内设置有平行于电极板的感应极板组；所述反应池内填充有粒子电极；所述分离池中设置有过滤膜组件，所述过滤膜组件的出水口与出水泵连接。
通过将池体分隔为电絮凝池、反应池、分离池，将电化学、生物法、膜过滤三者有机结合起来：通过电絮凝对悬浮物进行去除的同时对废水进行一级电氧化处理，然后在反应池进行二级电氧化及生物处理，最后在分离池进行三级电氧化及膜过滤。
优选的，所述池体内部设置有垂直于池体底面的隔板，所述电极板包括第一阳极板、第一阴极板、第二阳极板、第二阴极板、第三阳极板，所述第一阳极板设置于池体的左侧壁上，所述第一阴极板设置于隔板的左侧面，所述第二阳极板设置于隔板的右侧面，所述第三阳极板设置于池体的右侧壁，所述第二阴极板设置于第二阳极板、第三阳极板之间，第一阳极板与第一阴极板之间的区域为电絮凝池，第二阳极板与第二阴极板之间的区域为反应池，第二阴极板与第三阳极板之间的区域为分离池。
进一步优选的，所述感应极板组包括至少两块与电极板平行的感应电极板，所述感应电极板在电絮凝池内错位排列。所述极板错位排列从而将絮凝池空间分隔形成连续“N”字形折叠排列的水流流道，污水沿着水流流道折流流动，最终流出电絮凝池，有效增加了污水与电极板的接触时间和接触面积，提高了处理效率，且对悬浮物的去除缓解了其对反应池、分离池电极板的伤害，延长极板使用寿命。可根据不同的水质调节极板间距、增减极板数量。
更进一步优选的，所述第一阳极板、第一阴极板与脉冲电源连接，第二阳极板、第二阴极板、第三阳极板与直流电源连接。脉冲电源带有自动换向功能，，缓解了极板结垢问题。
在此基础上更加优选的，所述第一阳极板、第一阴极板、感应极板组为铁极板、铝极板、钛极板中任意一种或几种，且第一极板与第一阴极板为同种极板；所述第二阳极板、第三阳极板为DSA极板、石墨极板、不锈钢极板或二氧化锡极板中的一种；所述第二阴极板为石墨极板、活性炭纤维极板或不锈钢极板中的一种。
进一步优选的，所述隔板的顶部设置有溢流堰，电絮凝池通过所述溢流堰与反应池连通；所述第二阴极板底端与池体底面之间有空隙，反应池通过所述空隙与分离池连通。
优选的，所述电絮凝池、反应池、分离池的底部均匀设置有管式曝气装置。曝气不仅使池内液体与空气接触充氧，而且由于搅动液体，消除了溶液浓差极化、加速了空气中氧向液体中转移，同时防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物、微生物与溶解氧接触的目的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物进行氧化分解，提升处理效果。
优选的，所述反应池的粒子电极为活性炭颗粒或无烟煤颗粒中的一种与玻璃珠混合所得。活性炭颗粒或无烟煤颗粒比表面积大、亲水性好、生物活性高、挂膜快、处理效果好、使用寿命长，作为生物载体有利于微生物快速附着生长，既增了加废水与电极的接触面积，又为微生物的生长提供了生长环境，大幅度地提高了处理效率。与不导电粒子混合可以有效避免短路的情况出现。
优选的，所述过滤膜组件的膜元件包括中空纤维膜、平板膜。
进一步优选的，所述过滤膜组件的膜元件为微滤膜、超滤膜或纳滤膜中任意一种。
本发明的有益效果是：1.本发明的集成化程度较高，集电絮凝、三维电极氧化、微生物处理及膜分离于一体，反应器结构紧凑，占地面积小、废水处理效果高、操作简单，且能有效缓解膜污染。
2.本发明电絮凝池内感应极板组错位排列，液路连接方式为串联，且引入曝气装置、感应极板组及带有自动换向功能的脉冲电源，不仅提高了废水与极板附近电离产生的OH-等各种离子的接触机会，提升絮凝效果、提高处理效率，避免电解短路，消除溶液浓差极化，缓解极板结垢问题，且对悬浮物的去除缓解了其对反应池阴、阳极板的伤害。
3.反应池的阴阳极板间填充生物载体粒子电极，既增了加废水与电极的接触面积，又为微生物的生长提供了生长环境，大幅度地提高了处理效率。
4.分离池的膜组件位于电极板之间，不仅阳极板能对废水进一步氧化，阴极板产生气体可对膜进行冲涮，且能将废水中带电粒子牵引到反应池的电极板附近，可以有效缓解膜污染，延长使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明提供的电化学复合式膜生物反应器予以进一步说明。
一种电化学复合式膜生物反应器，包括池体1、与池体1连通的进水泵2和出水泵3，所述池体1由相互平行的电极板4分隔为依次连接的电絮凝池101、反应池102、分离池103，所述电絮凝池101与进水泵2连通，电絮凝池101内设置有平行于电极板4的感应极板组5；所述反应池102内填充有粒子电极6；所述分离池103中设置有过滤膜组件7，所述过滤膜组件7的出水口8与出水泵3连接。
具体的，所述池体1内部设置有垂直于池体1底面的隔板14，所述电极板4包括第一阳极板401、第一阴极板402、第二阳极板403、第二阴极板404、第三阳极板405，所述第一阳极板401设置于池体1的左侧壁上，所述第一阴极板402设置于隔板14的左侧面，所述第二阳极板403设置于隔板14的右侧面，所述第三阳极板405设置于池体1的右侧壁，所述第二阴极板404设置于第二阳极板403、第三阳极板405之间，第一阳极板401与第一阴极板402之间的区域为电絮凝池101，第二阳极板403与第二阴极板404之间的区域为反应池102，第二阴极板404与第三阳极板405之间的区域为分离池103。所述第一阳极板401、第一阴极板402与脉冲电源9连接，第二阳极板403、第二阴极板404、第三阳极板405与直流电源10连接。所述隔板14的顶部设置有溢流堰11，电絮凝池101通过所述溢流堰11与反应池102连通；所述第二阴极板404底端与池体1的底面之间有空隙12，反应池102通过所述空隙12与分离池103连通。所述第一阳极板401、第一阴极板402、感应极板组5为铁极板、铝极板、钛极板中任意一种或几种，且第一阳极板401与第一阴极板402为同种极板；所述第二阳极板403、第三阳极板405为DSA极板、石墨极板、不锈钢极板或二氧化锡极板中的一种；所述第二阴极板404为石墨极板、活性炭纤维极板或不锈钢极板中的一种。
更加具体的，所述感应极板组5包括至少两块与电极板4平行的感应电极板，所述感应电极板在电絮凝池内错位排列。所述感应电极板错位排列从而将絮凝池空间分隔形成连续“N”字形折叠排列的水流流道，污水沿着水流流道折流流动，最终流出电絮凝池。
所述电絮凝池101、反应池102、分离池103的底部均匀设置有曝气装置13，曝气装置13设置于各池内的底部中心区域，所述曝气装置13为管式曝气装置。所述反应池102的粒子电极6为活性炭颗粒或无烟煤颗粒中的一种与玻璃珠混合所得。所述膜组件6中的膜元件包括中空纤维膜、平板膜，且所述膜组件中的膜元件为微滤膜、超滤膜或纳滤膜中任意一种。所述进水泵2为蠕动泵，所述出水泵3为抽吸泵。
本发明是这样实现的：首先，进水泵2运行，使储水池中的废水进入到电絮凝池101内，废水沿着感应极板组5错位排列形成的连续“N”字形折叠分布的水流流道流动，在曝气条件下完成电解与电絮凝，然后上清液经溢流堰11流至反应池102，在反应池中与粒子电极6充分接触，经粒子电极6及附着于粒子电极表面的微生物的共同作用后由空隙12流入分离池103，出水泵3运行对废水进行抽吸，使103中的废水经过滤膜组件7过滤后从过滤膜组件顶端的出水口8被抽出，从而完成废水的处理。
综上所述，本发明提供的电化学复合式膜生物反应器的集成化程度较高，将电絮凝、三维电极氧化、微生物处理及膜分离有机结合为一体，相互配合，反应器结构紧凑，占地面积小、废水处理效果高、操作简单，且能有效缓解膜污染。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种电化学复合式膜生物反应器，包括池体(1)、与池体(1)连通的进水泵(2)和出水泵(3)，其特征在于：所述池体(1)由相互平行的电极板(4)分隔为依次连接的电絮凝池(101)、反应池(102)、分离池(103)，所述电絮凝池(101)与进水泵(2)连通，电絮凝池(101)内设置有平行于电极板(4)的感应极板组(5)；所述反应池(102)内填充有粒子电极(6)；所述分离池(103)中设置有过滤膜组件(7)，所述过滤膜组件(7)的出水口(8)与出水泵(3)连接；所述池体(1)内部设置有垂直于池体(1)底面的隔板(14)，所述电极板(4)包括第一阳极板(401)、第一阴极板(402)、第二阳极板(403)、第二阴极板(404)、第三阳极板(405)，所述第一阳极板(401)设置于池体(1)的左侧壁上，所述第一阴极板(402)设置于隔板(14)的左侧面，所述第二阳极板(403)设置于隔板(14)的右侧面，所述第三阳极板(405)设置于池体(1)的右侧壁，所述第二阴极板(404)设置于第二阳极板(403)、第三阳极板(405)之间，第一阳极板(401)与第一阴极板(402)之间的区域为电絮凝池(101)，第二阳极板(403)与第二阴极板(404)之间的区域为反应池(102)，第二阴极板(404)与第三阳极板(405)之间的区域为分离池(103)。
2.根据权利要求1所述的电化学复合式膜生物反应器，其特征在于：所述感应极板组(5)包括至少两块与电极板(4)平行的感应电极板，所述感应电极板在电絮凝池(101)内错位排列。
3.根据权利要求2所述的电化学复合式膜生物反应器，其特征在于：所述第一阳极板(401)、第一阴极板(402)与脉冲电源(9)连接，第二阳极板(403)、第二阴极板(404)、第三阳极板 (405)与直流电源(10)连接。
4.根据权利要求3所述的电化学复合式膜生物反应器，其特征在于：所述第一阳极板(401)、第一阴极板(402)、感应极板组(5)为铁极板、铝极板、钛极板中任意一种或几种，且第一阳极板(401)与第一阴极板(402)为同种极板；所述第二阳极板(403)、第三阳极板(405)为DSA极板、石墨极板、不锈钢极板或二氧化锡极板中的一种；所述第二阴极板(404)为石墨极板、活性炭纤维极板或不锈钢极板中的一种。
5.根据权利要求1所述的电化学复合式膜生物反应器，其特征在于：所述隔板(14)的顶部设置有溢流堰(11)，电絮凝池(101)通过所述溢流堰(11)与反应池(102)连通；所述第二阴极板(404)底端与池体(1)底面之间有空隙(12)，反应池(102)通过所述空隙(12)与分离池(103)连通。
6.根据权利要求1所述的电化学复合式膜生物反应器，其特征在于：所述电絮凝池(101)、反应池(102)、分离池(103)的底部均匀设置有曝气装置(13)。
7.根据权利要求1所述的电化学复合式膜生物反应器，其特征在于：所述反应池(102)的粒子电极(6)为活性炭颗粒或无烟煤颗粒中的一种与玻璃珠混合所得。
8.根据权利要求1所述的电化学复合式膜生物反应器，其特征在于：所述过滤膜组件(7)的膜元件包括中空纤维膜、平板膜。
9.根据权利要求8所述的电化学复合式膜生物反应器，其特征在于：所述过滤膜组件(7)的膜元件为微滤膜、超滤膜或纳滤膜。
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