[發明專利]一種利用三維電極-生物膜工藝處理化工廢水的方法

無效

• 申請號: 201110442507.9
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102502946A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王燦;季民;孔鑫;黃耀坤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F3/02
• 分類號: C02F3/02;C02F1/461
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明涉及一種污水處理方法，更具體地講，涉及一種利用三維電極和生物膜相結合的廢水處理方法。

背景技術

隨著經濟和社會的發展，水資源短缺已成為全球面臨的共同挑戰，面對這一問題很多國家都把污水的再生利用作為解決水資源短缺的重要手段之一。長期以來以活性污泥為代表的傳統生物處理工藝，在生活污水以及工業廢水的處理中得到廣泛應用，其具有處理工藝完善、處理效果穩定等優點。但也存在占地面積大，基建投資大，產生大量剩余污泥等問題。工業廢水中含有大量高毒性、高濃度、難生化降解的物質，這些物質很難被傳統二級處理工藝去除，導致污水處理廠生化出水中仍含有一定濃度水平的有毒有害物質，對水環境安全和人類的生存造成極大危害，亟需深度處理。

為了克服這些問題，各種新型、高效的污水處理技術應運而生，特別是將膜分離技術和生物處理工藝相結合的膜生物反應器(Membrane?bioreactor，MBR)技術，因其取代傳統生物處理工藝中的二沉池，實現高污泥濃度運行，且具有出水水質好、運行維護簡單、占地面積小、污泥濃度高、剩余污泥產量低等優點，在廢水處理領域得到廣泛應用。雖然MBR技術擁有許多傳統活性污泥法所不具有的優點。但是，其能耗高、成本高仍是阻礙MBR發展的兩大瓶頸。高昂的膜價格以及頻繁的膜污染造成的膜組件清洗、更換是導致MBR運行成本高的主要原因。而膜污染造成的膜使用壽命縮短、頻繁的化學清洗、膜通量下降以及操作費用的增加等問題，大大限制了MBR技術的推廣和應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種將電化學方法和生物膜方法相結合的污水處理工藝，具有傳質效率高，反應區域大，處理效率高，操作簡便的特點。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：

一種利用三維電極-生物膜工藝處理化工廢水的方法，按照下述步驟進行：

(1)將活性炭至于活性污泥濃度為3000-4000mg/L的膜生物反應池中，并進行不間斷曝氣，活性炭在反應池中停留至少72小時

(2)以Ti/PbO₂板為正極、以不銹鋼板為負極并在其表面綁定活性炭纖維層，以經過步驟(1)處理的活性炭為第三極

(3)向反應容器中加入活性污泥，并加入培養液以在活性炭上培養生物膜

(4)將待處理廢水通過進水口以升流方式進入反應容器中，同時控制電流密度和水力停留時間，以實現反應器的連續運行和較好的處理效果

本發明技術方案使用的反應容器為三維電極-生物膜反應器，包括電源、陽極、陰極、活性炭生物膜和反應器本體，其中：

所述反應器本體11的底端設置有進水口10和排渣口9，頂端設置有出水口8；

所述反應器本體11中設置有隔板12，所述隔板12上設置有極板插座和均勻布水孔；

所述陽極5和陰極6分別設置在隔板12的極板插座之中，并分別與電源的正極和負極相連接；

所述陰極上設置有活性炭纖維層；

所述陽極和陰極之間設置有活性炭生物膜層7。

所述陽極可以選用Ti/PbO₂板。

所述陰極可以選用不銹鋼材料。

所述電源優選為穩壓穩流電源。

在本發明的技術方案中，所述活性炭的粒徑優選2-3mm，所述步驟(1)中活性炭在反應池中停留時間為72-120小時。所述步驟(2)中，所述活性炭纖維層的厚度為4-6mm，電極板的尺寸優選10cm×10cm。在所述步驟(3)中，向三維電極反應器中加入濃度為100mg/L的活性污泥，按照摩爾比C∶N∶P＝100∶5∶1的比例，每兩天向反應器內加入葡萄糖3.12g、碳酸氫銨0.079g、磷酸二氫鉀0.027g、氯化鈣0.04g、硫酸鎂0.024g、硫酸鐵0.056g、硫酸鋅0.004g和硫酸銅0.003g，以實現在添加的活性炭上培養生物膜的目的；使用時，先將陽極和陰極固定在隔板上的極板插座中，然后將活性炭放入兩電極之間，作為第三極，并進行生物膜培養。所述步驟(4)中，電流密度控制在0.125mA/cm²-1.0mA/cm²，水力停留時間一般控制在2.5-3h。