生物膜電極與uasb耦合反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種污水處理裝置，具體為生物膜電極-UASB耦合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體、生物膜電極體系、電化學(xué)測試系統(tǒng)和陰極電勢測試裝置；反應(yīng)器筒體內(nèi)從下往上依次包括布水板、生物膜電極體系；生物膜電極體系與三相分離器之間為污泥床區(qū)；生物膜電極體系包括陽極、陰極，陰極電勢測試裝置包括參比電極、鹽橋、密封電解液，鹽橋?qū)㈥帢O附近的污泥床區(qū)與密封電解液連通；參比電極一端與密封電解液連接，另一端與電化學(xué)測試系統(tǒng)連接。本實用新型提供的生物膜電極-UASB耦合反應(yīng)器，通過微電場與微生物的耦合作用，促進微生物對有機污染物的氧化代謝，提高COD去除率；同時微電場可促進體系內(nèi)電子傳遞，提高污染物降解速率。
【專利說明】生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種污水處理裝置，具體為生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]自上世紀(jì)70年代Lettinga和Hulshoff在上流式厭氧污泥床反應(yīng)(UASB)中發(fā)現(xiàn)污泥顆?；F(xiàn)象以來，有關(guān)厭氧顆粒污泥的研究受到廣泛關(guān)注。然而也同時存在啟動時間長、系統(tǒng)易酸化、抗負(fù)荷沖擊能力差、可利用電子供體不足等問題，且往往無法將有毒難降解物質(zhì)完全礦化。
[0003]電解處理技術(shù)無需額外添加化學(xué)藥品，具有占地少，操作簡便靈活等優(yōu)點，作為一種成熟的水處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于處理電鍍廢水、印染廢水、制藥廢水等領(lǐng)域。電解法具有反應(yīng)速度快、去除效率高等優(yōu)點，但同時也存在運行成本高、有機物礦化程度低等缺點，且能耗是電解法最大的缺點
[0004]許多研究嘗試將多種處理技術(shù)結(jié)合使用，達到廢水高效處理的目的。研究者陸續(xù)開發(fā)了一系列耦合工藝，以生物膜電極為載體的厭氧微生物耦合工藝，是新興的廢水處理技術(shù)，該技術(shù)通過電極與微生物間電子轉(zhuǎn)移為微生物代謝提供電子供受體，強化微生物代謝功能，從而實現(xiàn)目標(biāo)污染物降解。電化學(xué)-生物耦合工藝在難降解有機廢水處理領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力，但目前還缺乏操作便捷、高效的耦合反應(yīng)器以及配套的電化學(xué)測試體系，因此開發(fā)新型生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器及其電化學(xué)測試體系具有較高的應(yīng)用價值。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的生物膜電極與UASB稱合反應(yīng)器,具體的技術(shù)方案為:
[0006]生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體、生物膜電極體系、電化學(xué)測試系統(tǒng)和陰極電勢測試裝置；
[0007]反應(yīng)器筒體底部有進水口，頂部有出水口和三相分離器，反應(yīng)器筒體內(nèi)從下往上依次包括布水板、生物膜電極體系；生物膜電極體系與三相分離器之間為污泥床區(qū)；
[0008]三相分離器通過氣體管道依次與水封瓶、濕式氣體流量計相連，水封瓶還與集氣袋連接；
[0009]生物膜電極體系包括陽極、陰極，所述的陽極為裝載石墨顆粒的鋁籃，陰極為不銹鋼網(wǎng)；陽極、陰極與直流電源和電阻控制板連接形成回路，電阻控制板與電化學(xué)測試系統(tǒng)連接;
[0010]陰極電勢測試裝置包括參比電極、鹽橋、密封電解液，鹽橋?qū)㈥帢O附近的污泥床區(qū)與密封電解液連通；參比電極一端與密封電解液連接，另一端與電化學(xué)測試系統(tǒng)連接；
[0011 ] 電化學(xué)測試系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)分析裝置。
[0012]所述的陰極的周邊至少有兩個陰極板插條,反應(yīng)器筒體的內(nèi)壁對應(yīng)有陰極板插槽，所述的陰極板插槽一側(cè)有擋板，陰極板插槽以反應(yīng)器筒體的軸心線為中心軸對稱的分布在反應(yīng)器筒體內(nèi)壁上，旋轉(zhuǎn)陰極將陰極板插條插入到陰極板插槽內(nèi)，由擋板限位，卸載陰極則反向旋轉(zhuǎn)；
[0013]所述的陰極板插槽有多層，每層分別分布在反應(yīng)器筒體的內(nèi)壁不同高度，以調(diào)節(jié)陰極的高度；
[0014]所述的陽極的周邊至少有兩個陽極板插條，反應(yīng)器筒體的內(nèi)壁對應(yīng)有陽極板插槽。
[0015]反應(yīng)器筒體內(nèi)壁還有多個支撐擋塊，支撐擋塊與陰極板插槽、陽極板插槽共同支撐生物膜電極體系。
[0016]本實用新型提供的生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器，在上流式厭氧生物反應(yīng)器的污泥床區(qū)設(shè)置了一對電極，并通過鈦線與外界導(dǎo)線及直流電源相連，形成完整的電解系統(tǒng)。在電場的刺激下，生物反應(yīng)器內(nèi)的懸浮微生物逐漸富集至電極表面及內(nèi)部，使電極逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯锬る姌O，同時電化學(xué)生物組合反應(yīng)器逐步轉(zhuǎn)化為單室微生物電解池，至此完成了電化學(xué)系統(tǒng)和生物反應(yīng)器的真正耦合。
[0017]鹽橋以密封圈固定在反應(yīng)器側(cè)面，鹽橋另一端浸沒在飽和氯化鉀電解液中，電解液瓶密封以保持鹽橋兩端壓力均等，防止密封在鹽橋內(nèi)的瓊脂滑出。陰極通過鹽橋與同樣浸沒在飽和氯化鉀溶液的參比電極連接，與電阻控制板和數(shù)據(jù)采集器共同形成完整的回路，通過數(shù)據(jù)分析裝置即電腦記錄采集陰極電極電勢。
[0018]該反應(yīng)器通過微電場與微生物的稱合作用,微電場的存在對微生物表面EPS含量及表面電荷均有影響，從而對厭氧污泥顆?；斐捎绊懀锬さ母街淖兞穗姌O的電極電勢以及目標(biāo)污染物的氧化還原峰，耦合作用可促進微生物對有機污染物的氧化代謝，提高COD去除率；同時微電場可促進體系內(nèi)電子傳遞，提高污染物降解速率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實用新型的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本實用新型的陰極安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本實用新型的陽極安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。如圖1所示，生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體1、生物膜電極體系、電化學(xué)測試系統(tǒng)和陰極電勢測試裝置；
[0024]反應(yīng)器筒體I底部有進水口 6，頂部有出水口 5和三相分離器7。反應(yīng)器筒體I內(nèi)從下往上依次包括布水板2、生物膜電極體系；生物膜電極體系與三相分離器7之間為污泥床區(qū)；
[0025]出水口 5處由溢流堰組成出水渠，出水渠通過與反應(yīng)器筒體I的出水管道連通。
[0026]三相分離器7的集氣罩通過氣體管道依次與水封瓶17、濕式氣體流量計19相連，水封瓶17還與集氣袋18連接；
[0027]反應(yīng)器筒體I中的氣、液、固三相流體進入三相分離器7后，氣體由集氣罩收集后排出反應(yīng)器筒體1，泥和水則通過三相分離器7后進行泥水分離，上清液由出水口 5處由溢流排出，沉淀污泥則返回污泥床區(qū)。
[0028]生物膜電極體系包括陽極3、陰極4，所述的陽極3為裝載石墨顆粒的鋁籃，陰極4為不銹鋼網(wǎng)；陽極3、陰極4與直流電源10和電阻控制板11連接形成回路，電阻控制板11與電化學(xué)測試系統(tǒng)連接；陰極4使用前進行預(yù)處理:先用含70%乙醇水溶液超聲清洗20min，用純水沖洗后，再用純水超聲20min晾干；陽極3的中的石墨顆粒使用前進行預(yù)處理:石墨顆粒先用lmol/L HCl溶液浸泡24h后再用純水沖洗，晾干。反應(yīng)器筒體I上有導(dǎo)線通道8供導(dǎo)線穿過。
[0029]陰極電勢測試裝置包括參比電極15、鹽橋14、密封電解液16，鹽橋14為瓊脂，鹽橋14將陰極4附近的污泥床區(qū)與密封電解液16連通；參比電極15 —端與密封電解液16連接，另一端與電化學(xué)測試系統(tǒng)連接；密封電解液16內(nèi)的電解液為飽和氯化鉀溶液。反應(yīng)器筒體I上有鹽橋固定孔9用于鹽橋14穿入，鹽橋固定孔9的內(nèi)壁、鹽橋14的表面為磨砂面，鹽橋固定孔9內(nèi)有密封圈；
[0030]電化學(xué)測試系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器12和數(shù)據(jù)分析裝置13。
[0031 ] 如圖2和圖3所示，所述的陰極4的周邊四個陰極板插條24，反應(yīng)器筒體I的內(nèi)壁對應(yīng)有兩個陰極板插槽20和兩個支撐擋塊25，兩個陰極板插槽20 —側(cè)有擋板23，陰極板插槽20以反應(yīng)器筒體I的軸心線為中心軸對稱的分布在反應(yīng)器筒體I內(nèi)壁上，即兩個陰極板插槽20形成一層插槽，兩個支撐擋塊25與陰極板插槽20間隔均勻分布，旋轉(zhuǎn)陰極4將陰極板插條24插入到陰極板插槽20內(nèi)，由擋板23限位，卸載陰極4則反向旋轉(zhuǎn)；
[0032]所述的陰極板插槽20有三層，每層分別分布在反應(yīng)器筒體I的內(nèi)壁不同高度，以調(diào)節(jié)陰極4的高度；為簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計，每一邊的上下三個陰極板插槽20分布在同一條垂直線上，共用一塊擋板23。每層陰極板插槽20附近位置設(shè)有鹽橋固定孔。
[0033]如圖2和圖4所示，所述的陽極3的周邊有四個陽極板插條26，反應(yīng)器筒體I的內(nèi)壁對應(yīng)有兩個陽極板插槽21和支撐擋塊25。陽極板插槽21的結(jié)構(gòu)與陰極板插槽20的結(jié)構(gòu)一樣，并且與陰極板插槽20共用同一擋板。
【權(quán)利要求】
1.生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體、生物膜電極體系，其特征在于:還包括電化學(xué)測試系統(tǒng)和陰極電勢測試裝置； 反應(yīng)器筒體底部有進水口，頂部有出水口和三相分離器，反應(yīng)器筒體內(nèi)從下往上依次包括布水板、生物膜電極體系；生物膜電極體系與三相分離器之間為污泥床區(qū)； 三相分離器通過氣體管道依次與水封瓶、濕式氣體流量計相連，水封瓶還與集氣袋連接; 生物膜電極體系包括陽極、陰極，所述的陽極為裝載石墨顆粒的鋁籃，陰極為不銹鋼網(wǎng)；陽極、陰極與直流電源和電阻控制板連接形成回路，電阻控制板與電化學(xué)測試系統(tǒng)連接; 陰極電勢測試裝置包括參比電極、鹽橋、密封電解液，鹽橋?qū)㈥帢O附近的污泥床區(qū)與密封電解液連通；參比電極一端與密封電解液連接，另一端與電化學(xué)測試系統(tǒng)連接； 電化學(xué)測試系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)分析裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器，其特征在于:所述的陰極的周邊至少有兩個陰極板插條，反應(yīng)器筒體的內(nèi)壁對應(yīng)有陰極板插槽，所述的陰極板插槽一側(cè)有擋板，陰極板插槽以反應(yīng)器筒體的軸心線為中心軸對稱的分布在反應(yīng)器筒體內(nèi)壁上，旋轉(zhuǎn)陰極將陰極板插條插入到陰極板插槽內(nèi)，由擋板限位，卸載陰極則反向旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器，其特征在于:所述的陰極板插槽有多層，每層分別分布在反應(yīng)器筒體的內(nèi)壁不同高度，以調(diào)節(jié)陰極的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器，其特征在于:所述的陽極的周邊至少有兩個陽極板插條，反應(yīng)器筒體的內(nèi)壁對應(yīng)有陽極板插槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的生物膜電極與UASB耦合反應(yīng)器，其特征在于:反應(yīng)器筒體內(nèi)壁還有多個支撐擋塊，支撐擋塊支撐生物膜電極體系。
【文檔編號】C02F3/28GK203807237SQ201420252521
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】戚姣琴 申請人:宜興市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所