CN203938525U - 一种电-生物膜耦合水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电-生物膜耦合水处理装置，包括反应器本体，反应器本体内设置有正电极，反应器本体的内壁设置有负电极，负电极上附着有微生物载体填料，微生物载体填料位于正电极和负电极之间，反应器本体的底部设置有进水管和曝气管，反应器本体的上部设置有出水管。本实用新型利用电化学作用创造微生物适宜的环境，并提供电子受体和电子供体分别进行硝化和反硝化作用，达到有效处理焦化废水生化段未达标出水的目的，能耗低、效率高、结构简单，操作容易。
Description
技术领域
本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种电-生物膜耦合水处理装置，适用于处理焦化废水处理工艺生化段出水，使其达到国家行业排放标准。
背景技术
由于国家钢铁企业污水排放标准和地方标准中都对氨氮作了规定，焦化废水氨氮处理势在必行。去除水中的氨氮方法很多，有物理法、化学法和生物法。而采用硝化--反硝化是焦化废水处理最理想的处理方法。生物脱氮是硝化与反硝化反应的应用，硝化与反硝化反应是生物脱氮两个有机的组成部分。生物脱氮包括好氧和缺氧两段生化过程，也就是将硝化与反硝化反应结合起来，完成了氨氮的硝化与反硝化析出氮气的过程。它不仅使处理后水中的NH3－N和NOX －－N浓度降至最小，而且同时降解了水中的有机物。在焦化废水中有相当数量的不可生化的有机物，其中多数为多环有机物，普通生化和延时曝气法不能降解这部分有机物，所以处理后废水的CODcr值一直在300mg/L左右。
水体中的氮主要以有机氮和无机氮的形式存在。有机氮包括蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等，有机氮经过微生物的分解转化为无机氮，主要为氨氮、亚硝态氮和硝态氮。废水中氮素的去除主要通过硝化和反硝化工艺，使各种形态的氮转化为气态氮(3/4、队0等)逸出水体而使水体得到净化。针对低碳氮比高氨氮废水处理，在传统生物硝化和反硝化过程中存在碱度和碳源不足等问题，有必要开发新的脱氮途径。
传统生物脱氮过程即是利用废水中的有机物，或者通过投加有机物甲醇、乙醇等，作为电子供体来进行反硝化，将硝酸盐氮转化为无毒的氮气。通过投加有机物，可以获得较高的反硝化速率，但出水中会有残余有机物，既影响了出水水质又增加了运行费用。对于氨氮含量高的废水，如污水处理厂的污泥析出液和垃圾渗滤液等，采用传统生物脱氮方法处理时，需投加有机碳源以满足异养反硝化的需要，能耗大、处理费用高。
近年来，在传统的硝化-反硝化工艺基础上发展出一系列高效、节能的脱氮技术，如SHARON、ΑΝΑΜΜ0Χ以及二者组合的CANON等。这些工艺利用亚硝酸型反硝化和厌氧氨氧化来缩短氮的转化过程，达到能量和电子供体的节省。与之不同，电极生物膜法是另一种极具潜力的脱氮方法。该技术利用氢自养菌进行反硝化，在少量或无有机碳源的条件下，能够实现对NOx-的去除。由于产物清洁，不会增加出水负担；更重要的是，它克服了外部直接供氢气造成的剩余气体流失和不易操作等弱点，将复杂的生物化学反应过程用简单的电流调节进行控制，能耗低，操作方便。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种电-生物膜耦合水处理装置，能耗低、效率高、结构简单，可以用于处理焦化废水处理工艺生化段出水。
一种电-生物膜耦合水处理装置，包括反应器本体，反应器本体内设置有正电极，反应器本体的内壁设置有负电极，负电极上附着有微生物载体填料，微生物载体填料位于正电极和负电极之间，反应器本体的底部设置有进水管和曝气管，反应器本体的上部设置有出水管。
如上所述的进水管和曝气管均设置在正电极下方。
如上所述的反应器本体为圆筒状，正电极为条状且位于反应器本体的中心轴线上，正电极材质为镍或铜或钛。
如上所述的负电极的外壁贴合在反应器本体的内壁上，负电极材质为石墨、碳棒、活性炭纤维毡或不锈钢网。
一种电-生物膜耦合水处理装置，还包括回流管，回流管一端与进水管连通，另一端与出水管连通，回流管上设置有阀门。
如上所述的正电极和负电极之间的距离为30-60cm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1)电解作用为微生物生长繁殖提供适宜的环境，即阳极区好氧，而阴极区缺氧，同时微生物利用电解产物作为代谢底物，电极电解与微生物脱氮之间存在良好的协同作用。
2)正电极(阳极)为惰性金属材料时，电极反应以析氧为主，节省曝气所需要的能量，降低能耗。
3)负电极(阴极)电解水原位产氢，氢从生物膜内向外扩散，与外界提供氢气相比在传质方向上和传质动力上都得到增强。
4)阴极区微生物反硝化脱氮利用电解产物氢作为电子供体，不需要外加有机碳源，同时产物清洁。
5)阴极区域填充微生物附着载体，提高了反应器中的微生物量；另一方面增大了比表面积，传质效果改善，提高了电流效率和处理效能。
6)本反应器将复杂的生物系统应用简单的电流进行调控，操作简单。
本实用新型可实现在同一电-生物膜耦合水处理装置中，利用电化学作用创造微生物适宜的环境，并提供电子受体和电子供体分别进行硝化和反硝化作用，达到有效处理氨氮废水和电化学催化降解难降解有机物的目的。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中，1-反应器本体；2-正电极；3-负电极；4-微生物载体填料；5-进水管；6-出水管；7-回流管；8-直流稳压电源；9-曝气管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
本实用新型主要用于处理处理焦化废水处理工艺生化段出水，参见图1，包括反应器本体1，所述反应器本体1采用圆筒结构，在反应器本体1的中心轴线上设置有正电极2，紧贴于反应器本体1内壁设置有负电极3，负电极3可选用不锈钢网状材质，负电极3上附着有微生物载体填料4，微生物载体填料4位于正电极2和负电极3之间，微生物载体填料4可选用纤维状聚乙烯生物膜，负电极3和微生物载体填料4同时作为微生物载体；微生物附着在微生物载体填料4表面形成生物膜。正电极2(阳极)和负电极3(阴极)分别通过导线接直流稳压电源8的正极和负极。正电极2、负电极3共同构成阴阳两极电极。在反应器本体1底部设有进水管5和曝气管9，进水管5和曝气管9均设置在正电极2下方，处理后的水通过出水管6排出系统，出水管6设于反应器本体1上部外壁。
本实用新型反应器水流采用上升流式，底部进水，顶端出水。在反应器本体1外壁外侧设有回流管7，回流管7一端与出水管6连通，回流管7另一端与进水管5连通；在回流管7上设置有控制通断的阀门；用于将经过处理后的水部分回流至阳极区域。由于阳极电解产H+,阴极区反硝化过程产碱，阴极区的水回流至阳极区可起到调节PH值作用。
正电极2材料选择导电性能良好、电极电位高于水电解析氧电位，又不易被氧化的惰性物质，如镍、铜、钛等惰性金属材料。所述负电极3材料选择性能稳定、表面粗糙的碳质或其它材料，如石墨、碳棒、活性炭纤维毡或不锈钢网。
阴极区域填充的微生物载体填料4为弹性聚乙烯填料(广州振达公司的Φ150软性填料)。
正电极2和负电极3的极间距为30-60cm，其最优设定距离为50cm。极间距太大，反应器的电流效率会降低，增加能耗。
电-生物膜法是一个电化学作用和生物作用相耦合的过程，反应原理如下：
在反应器本体1内，阳极电解水产生O2，在阳极区域形成好氧环境，并为生物硝化作用提供电子受体，供阳极区的硝化细菌生长，以CO2、CO3 2-、HCO3-作为碳源，进行硝化反应：
55NH4++7602+109HC03 2-—C5H702N+54N02 -+57H20+104H2C03
400N02>NH4 ++4H2C03+19502+HC03 -—C5H702N+400N03>3H20
在反应器本体1内，阴极电解水产生H2，在阴极区域形成缺氧/厌氧环境，并为生物反硝化作用提供电子供体，供固定在阴极表面表面的反硝化菌利用，进行反硝化脱氮：
NCV+3[H]—0.5Ν2+0Η>Η20
NCV+5[H]—0.5Ν2+0Η>2Η20
这样反应器中微生物就可充分利用电解产物进行硝化和反硝化脱氮。本实用新型可用于低碳氮比高氨氮废水的脱氮处理，在存在少量或无有机碳源的条件下，即可实现对氨氮的去除，将复杂的生物化学反应过程用简单的电流调节进行控制，产物清洁，能耗低，结构简单，操作方便，制造成本低廉。
本实用新型以焦化废水生物段出水的低碳氮比废水，和生化段出水中未降解的高浓度有机物为处理对象，采用电-生物膜耦合水处理装置，阳极区进水，阴极区出水，在同一反应器中，将生物硝化反硝化与电化学氧化法相结合。阳极区域主要发生硝化作用，阴极区域主要发生反硝化作用。在如下控制条件下：进水氨氮容积负荷小于1.5kgN/(m3·d)，C/N为13左右，温度控制在25～35℃，进水pH值为6.5～8.0，水力停留时间大于12h，电流密度小于0.021mA/cm2时，可较好地实现电极生物膜脱氮工艺，出水总氮去除率在70％以上。
Claims (6)
1.一种电-生物膜耦合水处理装置，包括反应器本体（1），其特征在于，反应器本体（1）内设置有正电极（2），反应器本体（1）的内壁设置有负电极（3），负电极（3）上附着有微生物载体填料（4），微生物载体填料（4）位于正电极（2）和负电极（3）之间，反应器本体（1）的底部设置有进水管（5）和曝气管（9），反应器本体（1）的上部设置有出水管（6）。
2.根据权利要求1所述的一种电-生物膜耦合水处理装置，其特征在于，所述的进水管（5）和曝气管（9）均设置在正电极（2）下方。
3.根据权利要求1所述的一种电-生物膜耦合水处理装置，其特征在于，所述的反应器本体（1）为圆筒状，正电极（2）为条状且位于反应器本体（1）的中心轴线上，正电极（2）材质为镍或铜或钛。
4.根据权利要求1所述的一种电-生物膜耦合水处理装置，其特征在于，所述的负电极（3）的外壁贴合在反应器本体（1）的内壁上，负电极（3）材质为石墨、碳棒、活性炭纤维毡或不锈钢网。
5.根据权利要求1所述的一种电-生物膜耦合水处理装置，其特征在于，还包括回流管（7），回流管（7）一端与进水管（5）连通，另一端与出水管（6）连通，回流管（7）上设置有阀门。
6.根据权利要求1所述的一种电-生物膜耦合水处理装置，其特征在于，所述的正电极（2）和负电极（3）之间的距离为30-60cm。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104496008A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-04-08 | 新疆环境工程技术有限责任公司 | 一种电化学-生物耦合处理有机废水的设备及方法 |
| CN104591401A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-05-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统 |
| CN104773924A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-15 | 东南大学 | 一种微电流强化染料类废水生物降解的装置和方法 |
| CN104787977A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-22 | 湖南大学 | 一种连续流一体化电极生物膜反应器及去除硝酸盐的工艺 |
| CN105712469A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-06-29 | 东南大学 | 好氧转筒式微生物膜电化学反应器及其应用 |
| CN106277309A (zh) * | 2016-09-21 | 2017-01-04 | 上海晶宇环境工程股份有限公司 | 一种复合式电极生物膜脱氮反应器 |
| CN106711485A (zh) * | 2015-09-14 | 2017-05-24 | 上海市环境科学研究院 | 一种用于同步短程硝化生物脱氮的套筒型微生物燃料电池及其工艺方法 |
| CN109928503A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-06-25 | 湖南工学院 | 基于电极生物膜法的废水处理装置和方法 |
| CN109987708A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-07-09 | 湖南工学院 | 电极生物膜反应装置和废水处理方法 |
| CN115093011A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 天津正达科技有限责任公司 | 一种生物电化学一体化除氮反应器 |
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104496008A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-04-08 | 新疆环境工程技术有限责任公司 | 一种电化学-生物耦合处理有机废水的设备及方法 |
| CN104496008B (zh) * | 2014-11-27 | 2016-03-16 | 新疆环境工程技术有限责任公司 | 一种电化学-生物耦合处理有机废水的设备及方法 |
| CN104591401A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-05-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统 |
| CN104787977A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-22 | 湖南大学 | 一种连续流一体化电极生物膜反应器及去除硝酸盐的工艺 |
| CN104773924A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-15 | 东南大学 | 一种微电流强化染料类废水生物降解的装置和方法 |
| CN106711485B (zh) * | 2015-09-14 | 2019-04-16 | 上海市环境科学研究院 | 一种用于同步短程硝化生物脱氮的套筒型微生物燃料电池及其工艺方法 |
| CN106711485A (zh) * | 2015-09-14 | 2017-05-24 | 上海市环境科学研究院 | 一种用于同步短程硝化生物脱氮的套筒型微生物燃料电池及其工艺方法 |
| CN105712469B (zh) * | 2016-02-04 | 2018-07-17 | 东南大学 | 好氧转筒式微生物膜电化学反应器及其应用 |
| CN105712469A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-06-29 | 东南大学 | 好氧转筒式微生物膜电化学反应器及其应用 |
| CN106277309A (zh) * | 2016-09-21 | 2017-01-04 | 上海晶宇环境工程股份有限公司 | 一种复合式电极生物膜脱氮反应器 |
| CN109928503A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-06-25 | 湖南工学院 | 基于电极生物膜法的废水处理装置和方法 |
| CN109987708A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-07-09 | 湖南工学院 | 电极生物膜反应装置和废水处理方法 |
| CN109928503B (zh) * | 2019-04-29 | 2021-04-20 | 湖南工学院 | 基于电极生物膜法的废水处理装置和方法 |
| CN115093011A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-09-23 | 天津正达科技有限责任公司 | 一种生物电化学一体化除氮反应器 |
| CN115093011B (zh) * | 2022-06-17 | 2023-11-07 | 天津正达科技有限责任公司 | 一种生物电化学一体化除氮反应器 |
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