[發明專利]生物膜電極與UASB耦合反應器

有效

• 申請號: 201410208078.2
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103964572A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 戚姣琴
• 申請（專利權）人: 宜興市產品質量監督檢驗所
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F3/34
• 代理公司: 江蘇英特東華律師事務所 32229
• 代理人: 邵鋆

技術領域

本發明涉及一種污水處理裝置，具體為生物膜電極與UASB耦合反應器。

背景技術

自上世紀70年代Lettinga和Hulshoff在上流式厭氧污泥床反應（UASB）中發現污泥顆?；F象以來，有關厭氧顆粒污泥的研究受到廣泛關注。然而也同時存在啟動時間長、系統易酸化、抗負荷沖擊能力差、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完全礦化。

電解處理技術無需額外添加化學藥品，具有占地少，操作簡便靈活等優點，作為一種成熟的水處理技術，廣泛應用于處理電鍍廢水、印染廢水、制藥廢水等領域。電解法具有反應速度快、去除效率高等優點，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

許多研究嘗試將多種處理技術結合使用，達到廢水高效處理的目的。研究者陸續開發了一系列耦合工藝，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，該技術通過電極與微生物間電子轉移為微生物代謝提供電子供受體，強化微生物代謝功能，從而實現目標污染物降解。電化學-生物耦合工藝在難降解有機廢水處理領域具有很大的應用潛力，但目前還缺乏操作便捷、高效的耦合反應器以及配套的電化學測試體系，因此開發新型生物膜電極與UASB耦合反應器及其電化學測試體系具有較高的應用價值。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、操作方便的生物膜電極與UASB耦合反應器，具體的技術方案為：

生物膜電極與UASB耦合反應器，包括反應器筒體、生物膜電極體系、電化學測試系統和陰極電勢測試裝置；

反應器筒體底部有進水口，頂部有出水口和三相分離器，反應器筒體內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；

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；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測試系統連接；

陰極電勢測試裝置包括參比電極、鹽橋、密封電解液，鹽橋將陰極附近的污泥床區與密封電解液連通；參比電極一端與密封電解液連接，另一端與電化學測試系統連接；

電化學測試系統包括數據采集器和數據分析裝置。

所述的陰極的周邊至少有兩個陰極板插條，反應器筒體的內壁對應有陰極板插槽，所述的陰極板插槽一側有擋板，陰極板插槽以反應器筒體的軸心線為中心軸對稱的分布在反應器筒體內壁上，旋轉陰極將陰極板插條插入到陰極板插槽內，由擋板限位，卸載陰極則反向旋轉；

所述的陰極板插槽有多層，每層分別分布在反應器筒體的內壁不同高度，以調節陰極的高度；

所述的陽極的周邊至少有兩個陽極板插條，反應器筒體的內壁對應有陽極板插槽。

反應器筒體內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。

本發明提供的生物膜電極與UASB耦合反應器，在上流式厭氧生物反應器的污泥床區設置了一對電極，并通過鈦線與外界導線及直流電源相連，形成完整的電解系統。在電場的刺激下，生物反應器內的懸浮微生物逐漸富集至電極表面及內部，使電極逐漸轉變為生物膜電極，同時電化學生物組合反應器逐步轉化為單室微生物電解池，至此完成了電化學系統和生物反應器的真正耦合。

鹽橋以密封圈固定在反應器側面，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，與電阻控制板和數據采集器共同形成完整的回路，通過數據分析裝置即電腦記錄采集陰極電極電勢。

該反應器通過微電場與微生物的耦合作用，微電場的存在對微生物表面EPS含量及表面電荷均有影響，從而對厭氧污泥顆粒化造成影響，生物膜的附著改變了電極的電極電勢以及目標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電子傳遞，提高污染物降解速率。

附圖說明

圖1是本發明的剖面結構示意圖；

圖2是本發明的局部結構示意圖；

圖3是本發明的陰極安裝結構示意圖；

圖4是本發明的陽極安裝結構示意圖。

具體實施方式