CN205398407U - 一种有机废水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种有机废水处理系统，包括污水提升泵，污水提升泵的进水口与废水收集池连接，污水提升泵的出水口与厌氧室连接，厌氧室、缺氧室和好氧室依次通过法兰连接，好氧室与沉淀池的进水口连接，沉淀池的出水口与电渗析处理器连接，沉淀池的污泥出口与厌氧室通过污泥回流泵连接；缺氧室和好氧室间设有硝化液回流泵；电渗析处理器与蓄电池连接。本实用新型MFC与传统A2/O工艺结合进行废水处理，能大大提高有机物的去除效率；同时，硝化、反硝化细菌的作用也得以加强，完成氮的无害化转移；此外，MFC能为电渗析处理器提供电能，达到以废治废的目的，也在一定程度上降低了废水处理成本。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种有机废水处理系统。
背景技术
水资源是人类必不可少的生活、生产物质，近年来，伴随着国民经济的飞跃式发展，城市化、工业化以几何式的方式快速扩张，对淡水资源的需求不断增加。然而工业有机废水和生活污水的种类和排放量日益增多，成份也更加复杂，因此寻找稳定、高效的水处理方法已是必然。
传统A2/O(厌氧—缺氧—好氧)工艺因系统简单、水力停留时间短、污泥不易膨胀、成本低等优点，是城市污水脱氮除磷设计时的首选工艺，但由于A2/O工艺反硝化段脱氮效果不尽人意；微生物燃料电池(MFC)是以微生物为催化剂将化学能直接转化成电能的装置，在污水处理领域，MFC的应用实现了污水处理理念的重大革新，既能够净化污水又能够回收生物能，同时污泥产率低，具有效率高、无污染等特点，降低了水厂处理成本，因此，将MFC与传统的污水处理技术相结合，尝试耦合微生物燃料电池构成双阴极补充电子到缺氧阴极，解决A2/O工艺碳源不足的问题，提高氮的去除率，将化学能转化为电能，达到以废治废的目的，是污水处理技术可持续发展的一个重要途径。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种有机废水处理系统，解决了传统A2/O废水处理工艺碳源不足，反硝化段脱氮效果差的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种有机废水处理系统，包括污水提升泵，污水提升泵的进水口与废水收集池连接，污水提升泵的出水口与厌氧室的进水口连接，厌氧室、缺氧室和好氧室依次通过法兰连接，好氧室与沉淀池的进水口连接，沉淀池的出水口与电渗析处理器连接，沉淀池的污泥出口与厌氧室通过污泥回流泵连接；缺氧室和好氧室之间还设有硝化液回流泵；电渗析处理器与蓄电池通过导线连接。
本实用新型的特征还在于，
好氧室中设有曝气设备。
曝气设备为中孔橡胶曝气器。
厌氧室内设有碳毡A，缺氧室内设有碳毡B，好氧室内设有碳毡C，碳毡A和碳毡B通过导线A连接，碳毡A和碳毡C通过导线B连接。
导线A和导线B上均设有负载，负载与蓄电池连接。
法兰处设有质子交换膜。
沉淀池为竖流式沉淀池。
电渗析处理器，包括绝缘壳体，壳体上设有进水口和出水口，壳体内设有电池，电池与石墨电极正极、石墨电极负极分别通过导线连接，阳离子交换膜和阴离子交换膜相互平行且竖直设置在壳体地板上且位于石墨电极正极与石墨电极负极之间。
出水口有三个，第一出水口位于阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的壳体上，第二出水口位于石墨电极正极与阳离子交换膜之间的壳体上，第三出水口位于石墨电极负极与阴离子交换膜之间的壳体上。
本实用新型的有益效果是，将微生物燃料电池(MFC)与传统A2/O工艺相结合进行废水处理，能够将废水中的碳源在微生物的作用下通过得失电子不断分解，有机物在MFC作用下电子供得进一步得到强化，大大提高了有机物的去除效率；同时，硝化、反硝化细菌的作用也得以加强，氨氮转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮最终转化为氮气速率进一步强化，完成氮的无害化转移；此外，微生物燃料电池能为系统提供电能，达到以废治废的目的，也在一定程度上降低了废水处理成本。
附图说明
图1是本实用新型一种有机废水处理系统的结构示意图；
图2是利用本实用新型系统进行废水处理过程中竖流式沉淀池出水氨氮变化曲线及其去除率随时间变化图；
图3是利用本实用新型系统进行废水处理过程中竖流式沉淀池出水COD变化曲线及其去除率随时间变化图。
图中，1.污水提升泵，2.废水收集池，3.厌氧室，4.缺氧室，5.好氧室，6.法兰，7.沉淀池，8.电渗析处理器，9.污泥回流泵，10.硝化液回流泵，11.蓄电池，12.负载，13.质子交换膜，14.电池，15.石墨电极正极，16.石墨电极负极，17.阳离子交换膜，18.阴离子交换膜。
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进行详细说明。
本实用新型一种有机废水处理系统的结构如图1所示，包括污水提升泵1，污水提升泵1的进水口与废水收集池2连接，污水提升泵1的出水口与厌氧室3的进水口连接，厌氧室3、缺氧室4和好氧室5依次通过法兰6连接，好氧室5与沉淀池7的进水口连接，沉淀池7的出水口与电渗析处理器8连接，沉淀池7的污泥出口与厌氧室3通过污泥回流泵9连接；缺氧室4和好氧室5之间还设有硝化液回流泵10；电渗析处理器8与蓄电池11通过导线连接。其中，好氧室5中设有曝气设备。曝气设备为中孔橡胶曝气器，厌氧室3内设有碳毡A，缺氧室4内设有碳毡B，好氧室5内设有碳毡C，碳毡A和碳毡B通过导线A连接，碳毡A和碳毡C通过导线B连接。导线A和导线B上均设有负载12，负载12与蓄电池11连接。法兰6处设有质子交换膜13。沉淀池7为竖流式沉淀池。电渗析处理器8，包括绝缘壳体，壳体上设有进水口和出水口，壳体内设有电池14，电池14与石墨电极正极15、石墨电极负极16分别通过导线连接，阳离子交换膜17和阴离子交换膜18相互平行且竖直设置在壳体底板上且位于石墨电极正极15与石墨电极负极16之间。出水口有三个，第一出水口位于阳离子交换膜17和阴离子交换膜18之间的壳体上，第二出水口位于石墨电极正极15与阳离子交换膜17之间的壳体上，第三出水口位于石墨电极负极16与阴离子交换膜18之间的壳体上。
本实用新型有机废水处理系统的工作原理及其工作过程为：主要包括A2/O工艺和微生物燃料电池耦合单元以及电渗析处理单元：废水收集池中的有机废水经污水提升泵的作用进入到厌氧室中，水中的碳源在该室分解并释放电子，再流入缺氧室，在缺氧室中反硝化细菌的作用下将水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮转化为氮气，最后流入好氧室，在好氧室中硝化细菌的作用下将水中的氨氮转化为硝酸盐氮；好氧室出水一部分经过硝化液回流泵回流到缺氧室，水中残留的有机物可作为反硝化电子供体进一步去除，另一部分进入到竖流式沉淀池进行泥水分离后，沉淀的污泥通过污泥回流泵回流到厌氧室，以确保系统能够维持高效、稳定的生物化学反应，上清液进入到电渗析处理器中，依次经过电渗析处理器中石墨电极正极、石墨电极负极、阳离子交换膜和阴离子交换膜。阳离子交换膜的固定基团带负电荷，只允许水中阳离子透过，阻碍阴离子；阴离子交换膜的固定基团带正电荷，只允许阴离子透过，阻碍阳离子。废水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在外加直流电场作用下，水中的阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳离子交换膜、阴离子交换膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡水室和离子浓度增加的浓水室。优质水通过优质水出水口(即第一出水口)收集。普通水通过普通水出水口(即第二、第三出水口)收集，可根据处理效果排放到生活、生产活动中，也可回流到废水收集池进行二次处理。厌氧室内设有碳毡A，缺氧室内设有碳毡B，好氧室内设有碳毡C，碳毡A和碳毡B通过导线A连接，碳毡A和碳毡C通过导线B连接。导线A和导线B上均设有负载，负载与蓄电池连接，A2/O工艺和微生物燃料电池耦合单元所产生的电能由蓄电池收集，并作为电渗析处理器中电池的能量来源，不断给电池输送电能。
利用本实用新型系统进行难降解有机废水处理模拟实验：
本实验采用的菌种来自西安市第四污水厂A2/O工艺外回流的回流污泥。为了去除污泥中携带的有机物质，为后面进行的实验做准备，取回的污泥先连续闷曝一天。此后将吸附污泥的碳毡置于厌氧室、缺氧室和好氧室中，两室间的碳毡连接导线与变阻箱，调节电阻为R＝100Ω。
人工模拟废水配方：以自来水为水源，加入基础培养基：glucose(葡萄糖)0.19-0.23g/L、NH4Cl0.1-0.3g/L、KH2PO40.02-0.07g/L，NaHCO30.05-0.15g/L和1mL/L的微量元素，其中微量元素成份为：MnCl2·4H2O0.19mg/L，CuCl2·2H2O0.022mg/L，FeCl3·6H2O0.88mg/L，ZnCl2·2H2O0.0018mg/L，MgSO4·7H2O5.6mg/L，CaCl2·H2O1.3mg/L。
采用连续进水(流速为8mL/min)、连续回流(内回流为300％，外回流为100％)、溶解氧在3±1mg/L培养，控制水温为30℃。用数字万用表实时测量电压值，当电压值波动不大后，改变电阻为50Ω，以促进产电微生物生长。
图2为上述实验过程中竖流式沉淀池出水氨氮变化曲线图，经过40天连续运行，在外阻为50Ω时，氨氮的去除率为93±1％。图3为竖流式沉淀池出水中COD变化曲线图，经过40天连续运行，COD去除逐渐稳定到90±2％，相应的去除负荷达到0.327±0.003kgCOD/kgMLSS.d，此时TP的去除率始终没有突破60％。而优质水出水口(即第一出水口)中流出的水中已检测不到氨氮、COD的存在，除磷效果可达70％-80％。
Claims (9)
1.一种有机废水处理系统，其特征在于，包括污水提升泵(1)，污水提升泵(1)的进水口与废水收集池(2)连接，污水提升泵(1)的出水口与厌氧室(3)连接，厌氧室(3)、缺氧室(4)和好氧室(5)依次通过法兰(6)连接，好氧室(5)与沉淀池(7)的进水口连接，沉淀池(7)的出水口与电渗析处理器(8)连接，沉淀池(7)的污泥出口与厌氧室(3)通过污泥回流泵(9)连接；缺氧室(4)和好氧室(5)之间还设有硝化液回流泵(10)；电渗析处理器(8)与蓄电池(11)通过导线连接。
2.根据权利要求1所述的一种有机废水处理系统，其特征在于，所述好氧室(5)中设有曝气设备。
3.根据权利要求2所述的一种有机废水处理系统，其特征在于，所述曝气设备为中孔橡胶曝气器。
4.根据权利要求1所述的一种有机废水处理系统，其特征在于，所述厌氧室(3)内设有碳毡A，缺氧室(4)内设有碳毡B，好氧室(5)内设有碳毡C，碳毡A和碳毡B通过导线A连接，碳毡A和碳毡C通过导线B连接。
5.根据权利要求4所述的一种有机废水处理系统，其特征在于，所述导线A和导线B上均设有负载(12)，负载(12)与蓄电池(11)连接。
6.根据权利要求1所述的一种有机废水处理系统，其特征在于，所述法兰(6)处设有质子交换膜(13)。
7.根据权利要求1所述的一种有机废水处理系统，其特征在于，所述沉淀池(7)为竖流式沉淀池。
8.根据权利要求1所述的一种有机废水处理系统，其特征在于，所述电渗析处理器(8)，包括绝缘壳体，壳体上设有进水口和出水口，壳体内设有电池(14)，电池(14)与石墨电极正极(15)、石墨电极负极(16)分别通过导线连接，阳离子交换膜(17)和阴离子交换膜(18)相互平行竖直设置在壳体底板上且位于石墨电极正极(15)与石墨电极负极(16)之间。
9.根据权利要求8所述的一种有机废水处理系统，其特征在于，所述出水口有三个，第一出水口位于阳离子交换膜(17)和阴离子交换膜(18)之间的壳体上，第二出水口位于石墨电极正极(15)与阳离子交换膜(17)之间的壳体上，第三出水口位于石墨电极负极(16)与阴离子交换膜(18)之间的壳体上。
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