[發明專利]一種旋轉電極耦合平板膜處理污泥的系統

有效

• 申請號: 201410257762.X
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN103979762A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 朱學峰;周明遠;楊澤斌;吳志超;苑文儀;張澍;郎茂倩;樊麗;李秀麗;關杰;徐瑩
• 申請（專利權）人: 上海第二工業大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 徐雯瓊;周榮芳

技術領域

本發明涉及一種旋轉電極耦合平板膜處理污泥的系統，能控制膜的被污染程度，以及提高出水水質，屬于污泥處理領域，適用于膜分離處理污泥技術。

背景技術

膜分離技術運用于污泥處理過程，主要是利用小孔徑的膜對污泥及大分子物質進行截留，而可透過膜的水和小分子物質在壓力驅動下，分離出污泥溶液，同時利用反應器內曝氣提高的好氧環境對污泥進行好氧消化，從而達到對污泥濃縮消化的目的。

與傳統重力濃縮工藝相比，膜分離處理污泥技術具有占地面積小，濃縮效果穩定，不產生厭氧釋磷現象，出水水質佳等優勢。但該技術較一般的污泥處理過程而言，污水中的污泥濃度較高，同時污泥混合液中膠體和膜污染物質也較多，因此對膜的污染也就更加嚴重。而嚴重的膜污染會導致膜運行周期較短，清洗頻率增加，從而造成運行成本的進一步增加，嚴重制約膜分離處理污泥技術的進一步運用。

中國專利CN?201210174719.8提出一種增加電場使中空纖維膜表面帶電來控制膜污染和提高出水水質的方法，它是利用同種電荷互相排斥的原理，阻止污泥絮體及膜污染物質沉積在膜表面，從而達到控制膜污染的目的。

國內外有研究，在膜生物反應器運行過程中，通過增加電場的方式，使膜組件帶負電，利用主要膜污染物質（蛋白質、膠體等）帶負電的特征，減緩和控制膜污染，且利用電極電絮凝作用可提高出水水質。另有研究發現，在增加電場強度時，污泥性質會發生改變，通過調節電場強度和作用時間，可以改善污泥脫水性能；同時發現，污泥濃度不同，提高污泥脫水性能需要的電場強度和作用時間也不同。研究還發現，利用電極電化學作用可提高污泥的消化性能。根據以上研究，如將外加電場控制膜污染技術與膜分離同步濃縮消化污泥技術相結合，通過控制運行參數，可實現膜分離技術處理污泥，同時可提高污泥消化效率和出水水質，從而進一步降低工藝能耗。

然而，由于膜分離技術處理污泥的特殊性（污泥濃度大于40?g/L，遠高于一般的膜生物反應器的污泥濃度約10?g/L），在實驗運行過程發現，電極表面會附著大量污泥絮體，增加了電極阻力，且隨著運行的時間增加，電極附著的污泥逐漸增加，從而電極阻力也逐漸增加。電極電阻的增加會減弱電場強度，影響外加電場控制膜污染技術的效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種旋轉電極耦合平板膜處理污泥的系統，通過在污泥中施加電場來減輕對陰極膜組件的污染；同時利用陽極電化學和電絮凝技術，提高污泥消化效率和出水水質；并通過陽極旋轉來防止污泥和微生物沉積，保持有效的電場強度，最終提高污泥脫水性能。

為實現上述目的，本發明的技術方案是提供一種旋轉電極耦合平板膜處理污泥的系統，包含：膜處理污泥反應器；曝氣裝置，其設置在所述膜處理污泥反應器的內部底部；陰極膜組件，其設置在所述膜處理污泥反應器的內部、且位于所述曝氣裝置的上方；第一陽極和第二陽極，其均設置在所述膜處理污泥反應器的內部、且分別位于所述陰極膜組件的兩側；陽極旋轉控制裝置，其分別設置在所述的第一陽極和第二陽極的內部，且與該第一陽極和第二陽極通過電路連接；電路控制裝置，其分別與所述的第一陽極、第二陽極以及陰極膜組件通過電路連接。

本發明所提供的旋轉電極耦合平板膜處理污泥的系統，還包含進泥泵，其通過管道與所述的膜處理污泥反應器的側面底部相連接，用于將污泥送入該膜處理污泥反應器中。

本發明所提供的旋轉電極耦合平板膜處理污泥的系統，還包含出水泵，其通過管道與所述的陰極膜組件的頂部相連接，用于將與污泥分離后的小分子物質和水從所述膜處理污泥反應器中抽吸出來。

本發明所提供的旋轉電極耦合平板膜處理污泥的系統，還包含壓力表，其設置在出水泵和陰極膜組件之間的管道上，用于讀取陰極膜組件的跨膜壓差變化。

所述的陰極膜組件包含：多孔支撐板，其設置在所述的陰極膜組件的中心；兩個導電碳布，分別疊加設置在所述的多孔支撐板的兩側；兩個微濾/超濾膜，分別疊加設置在每個所述的導電碳布的外側；兩個固定框架，分別設置在每個所述的微濾/超濾膜的外側且相互扣合，將所述的陰極膜組件包覆固定。

所述的微濾/超濾膜由具有導電高聚物的材料制成。

所述的第一陽極由金屬鋁或金屬鐵制成，在電場作用下，形成各種羥基絡合物、多核羥基絡合物以及氫氧化物；在電化學反應中，產生鋁或鐵的金屬正離子。

所述的第二陽極的表面涂覆有Ti/MnO₂或TiO₂材料，在電化學電解反應中，產生具有強氧化性的羥基自由基。