CN204643952U - 一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于：包括UASB和电极组，电极组包括电极上部支架、电极下部支架和N个电极，N≥1，电极组置于UASB的污泥反应区，N个电极之间其顶部通过电极上部支架连接固定，底部通过电极下部支架连接固定，电极下部支架固定在UASB底部。本实用新型的优点在于所述的反应装置内，厌氧生物还原过程经由电场强化，具有高效性和定向性，有效避免了中间有毒代谢产物的积累，提高了厌氧处理效率；直接引入电化学控制系统，改进后的反应装置具有结构紧凑、安装使用维修方便、成本低、易于工程放大的特点，对目前已有的UASB处理工艺进行升级改造具有深远的意义。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置。
背景技术
污水处理技术领域中，厌氧生物处理工艺因具有容积负荷率高、剩余污泥少、动力消耗少、生物脱毒作用和改善废水可生化性等优点而得到广泛的推广应用。其中，目前应用最广泛、技术最成熟的高效厌氧反应器是上流式厌氧污泥床反应器(UASB)。然而，随着社会工业化进程的加快，工业废水的排放量及种类日益增加，废水处理需求随之增大。在UASB体系中，可实现硝基芳香族化合物、氯代有机物等难降解氧化态污染物的还原降解。然而，应用于含难降解氧化态污染物还原预处理的UASB系统存在启动时间长、系统易酸化、还原速率低、电子供体消耗量大等问题，其应用受到了很大的局限。
近年来，生物电化学体系(Bioelectrochemical system，BES)因其出众的污水处理效率及能够同时回收污水中能源的特性，被国内外研究者广泛应用于污水处理领域。研究发现，利用BES阴极电位可调控的特性，BES阴极区域的还原反应可定向发生，因此BES系统可达到较传统UASB更高的还原效率，并可减少共基质的消耗量。
常规BES多为双室型生物电化学反应器，存在的主要问题是阴阳两极距离较大，导致反应器内阻增加，影响反应器的性能；购买及维护用于分隔阴阳两个电极室的离子交换膜成本较高。此外，如若进一步放大反应器，则阴阳极距离进一步增大，不利于质子和电子传递，且内阻增加，不利影响更加显著；同时大规模的使用离子交换膜将进一步增加反应器构建成本。这些因素极大地限制了双室型BES的扩大化及工程化。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置，将BES技术直接引入成熟的UASB系统，构建电增强上流式厌氧污泥床反应装置(UASB-BES)，以期实现难降解工业废水的强化还原预处理。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于：包括UASB和电极组，电极组包括电极上部支架、电极下部支架和N个电极，N≥1，电极组置于UASB的污泥反应区，N个电极之间其顶部通过电极上部支架连接固定，底部通过电极下部支架连接固定，电极下部支架固定在UASB底部。
上述UASB外壁还设有电极导线出口，电极组的导线从电极导线出口伸出。
上述电极的阳极材料为装载铁刨花的圆筒状钛篮，阴极材料为包裹石墨毡的圆筒状304不锈钢网，阳极材料插入圆筒状阴极材料内；电极组中的电极排布方式为直线形或环形。
上述电极组中的电极排布方式优选环形排布。
上述电极上部支架和电极下部支架均不导电。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点：(1)本实用新型所述的反应装置内，厌氧生物还原过程经由电场强化，具有高效性和定向性，有效避免了中间有毒代谢产物的积累，提高了厌氧处理效率。
(2)本实用新型所述的反应装置以成熟的UASB技术为基础进行改进，直接引入电化学控制系统，改进后的反应装置具有结构紧凑、安装使用维修方便、成本低、易于工程放大的特点，对目前已有的UASB处理工艺进行升级改造具有深远的意义。
(3)本实用新型优选采用环形电极排布方式，不仅维持了污泥床内电极的装填密度，而且保证了电极与污泥的充分接触，有利于电极与电极表面微生物之间的电子传递。
附图说明
图1为本实用新型电增强上流式厌氧污泥床反应装置的整体示意图。
图2为本实用新型实施例一的电极排布示意图。
图3为本实用新型实施例二的电极排布示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
结合图1，本实用新型的一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置(UASB-BES)，在传统的UASB基础上进行改进，包括UASB、电极组12，电 极组12包括电极上部支架6、电极下部支架7和电极14，UASB包括反应器筒体1、出水溢流口2、出水口3、三相分离器4、三相分离器支架5、气体排放口8、回流溢流口9、回流口10、第一取样口11、第二取样口14、布水器15、进水口16。
实施例一
一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置(UASB-BES)，包括UASB和电极组12，UASB采用圆筒型，电极组12包括电极上部支架6、电极下部支架7和9个电极14，9个电极14其中8个呈环形分布，第9个电极14位于环形的中间，电极组12置于UASB的污泥反应区，电极上部支架6和电极下部支架7呈环形，中心设有十字形卡槽，环形区域均匀分布8个卡槽，呈环形分布的8个电极14之间，其顶部通过电极上部支架6的卡槽连接固定，底部通过电极下部支架7的卡槽连接固定，电极下部支架7焊接在UASB底部。位于中心的电极14通过电极上部支架6和电极下部支架7中心的十字形卡槽固定在电极上部支架6和电极下部支架7之间。
UASB外壁，即反应器筒体1上还设有电极导线出口13，电极组12中的电极14的导线从电极导线出口13伸出。
上述电极14的阳极材料为装载铁刨花的圆筒状钛篮，阴极材料为包裹石墨毡的圆筒状304不锈钢网，阳极材料插入圆筒状阴极材料内。
反应器筒体1直径为2.8m，高度为5m，有效体积为30m3，筒壁材质为14mm钢板，筒壁内部统一采用玻璃钢及沥青涂料防腐。反应器底部通过进水口16与进水管、进水泵相连，反应器内部从下往上依次为布水器15、电极组12、三相分离器4、出水溢流口2、回流溢流口9及气体排放口8。
结合图2，阳极材料的钛篮直径为40cm，高为160cm；阴极材料的不锈钢筒的直径为50cm，高为160cm。阳极材料插入圆筒状阴极材料内，两者间距为5cm，形成一组电极14。电极上部支架6、电极下部支架7由碳钢弯曲加工而成，表面采用玻璃钢及沥青涂料防腐、绝缘。每组电极14分别与直径2mm钛导线相连，通过电极导线接出口13接至外部电路，并由稳压电源分别控制每组电极上的的外加电流大小。
本实施例中，所述反应装置内的接种污泥取自某污水处理厂UASB系统，氧化废水COD浓度1500mg/L左右，三环唑浓度40mg/L左右。废水在进水泵的作 用下，由进水口16通入反应器底部，通过布水器15与反应器内泥水均匀混合，并向上流动。控制进水流量为10m3/d，水力停留时间为3d。泥水混合物在污泥反应区与电极材料12充分接触、反应，污染物降解并产生厌氧气体，而后继续上升。气、液、固三相流体在三相分离器4的作用下，气体由气体排放口8排出；一部分上清液经回流口10流入回流管道，并由回流泵送回至进水管道，另一部分上清液由出水口3流出，通过出水管道通往沉淀池，水厂后续工艺将对其作进一步处理；沉淀污泥则返回污泥床区。反应器池壁不同高度处设有第一取样口11和第二取样口14，方便对反应器内泥样、水样进行取样。运行期间逐步提高外加电流强度至100mA。该工厂现有UASB系统中，三环唑的去除效率为9.55％±2.70％；而在本实用新型所述的电增强上流式厌氧污泥床反应装置(UASB-BES)中，三环唑的去除效率可达到31.49％±9.31％。经本实用新型改进，三环唑的去除效率得到明显提升，便于废水后续进一步处理。
实施例二
本实施例与实施例一不同的是所述的UASB为方柱型，相应电极组12中电极上部支架6、电极下部支架7的形状及电极14的个数与排布方式也发生改变。结合图3，电极组12包括电极上部支架6、电极下部支架7和4个电极14，4个电极14两两一组，呈直线形平行分布，电极组12置于UASB的污泥反应区，电极上部支架6和电极下部支架7呈十字形并分别设有卡槽，电极顶部通过电极上部支架6的卡槽连接固定，底部通过电极下部支架7的卡槽连接固定，电极下部支架7焊接在UASB底部。其他与实施例一相同。
本实施例中，氧化废水COD浓度1600mg/L左右，氯代硝基化合物浓度100mg/L左右。在外加电压为1.4V的条件下，将废水通过进水口17进入布水器16，保持停留时间为5d。电增强上流式厌氧污泥床反应装置(UASB-BES)中，氯代硝基化合物的去除率为99.30±0.43％，还原产物及脱氯产物的生成率分别为25.51±0.26％和7.40±0.57％；而对照组UASB内，氯代硝基化合物的去除率为93.89±0.37％，还原产物及脱氯产物的生成率分别为13.56±0.18％和2.38±0.58％。经本实用新型改进，氯代硝基化合物的去除效率得到提升，其还原产物的得率明显提高，便于废水后续进一步处理。
Claims (5)
1.一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于：包括UASB和电极组(12)，电极组(12)包括电极上部支架(6)、电极下部支架(7)和N个电极(14)，N≥1，电极组(12)置于UASB的污泥反应区，N个电极(14)之间其顶部通过电极上部支架(6)连接固定，底部通过电极下部支架(7)连接固定，电极下部支架(7)固定在UASB底部。
2.根据权利要求1所述的电增强上流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于：上述UASB外壁还设有电极导线出口(13)，电极组(12)的导线从电极导线出口(13)伸出。
3.根据权利要求1所述的电增强上流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于：上述电极(14)的阳极材料为装载铁刨花的圆筒状钛篮，阴极材料为包裹石墨毡的圆筒状304不锈钢网，阳极材料插入圆筒状阴极材料内；电极组(12)中的电极(14)排布方式为直线形或环形。
4.根据权利要求3所述的电增强上流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于：上述电极组(12)中的电极(14)排布方式优选环形排布。
5.根据权利要求1所述的电增强上流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于：上述电极上部支架(6)和电极下部支架(7)均不导电。
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| CN105800781A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-07-27 | 南京工业大学 | 一种石墨毡材料填充厌氧反应器处理木薯酒精废水的方法 |
| CN113045143A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-06-29 | 厦门和健卫生技术服务有限公司 | 一种废水的处理方法 |
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