[實用新型]一種電-生物膜耦合水處理裝置

有效

• 申請號: 201420333276.7
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN203938525U
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 徐承睿
• 申請（專利權）人: 湖北金潤德環保技術有限公司
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/34
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

技術領域

本實用新型屬于水處理技術領域，具體涉及一種電-生物膜耦合水處理裝置，適用于處理焦化廢水處理工藝生化段出水，使其達到國家行業排放標準。

背景技術

由于國家鋼鐵企業污水排放標準和地方標準中都對氨氮作了規定，焦化廢水氨氮處理勢在必行。去除水中的氨氮方法很多，有物理法、化學法和生物法。而采用硝化--反硝化是焦化廢水處理最理想的處理方法。生物脫氮是硝化與反硝化反應的應用，硝化與反硝化反應是生物脫氮兩個有機的組成部分。生物脫氮包括好氧和缺氧兩段生化過程，也就是將硝化與反硝化反應結合起來，完成了氨氮的硝化與反硝化析出氮氣的過程。它不僅使處理后水中的NH₃－N和NO_X^－－N濃度降至最小，而且同時降解了水中的有機物。在焦化廢水中有相當數量的不可生化的有機物，其中多數為多環有機物，普通生化和延時曝氣法不能降解這部分有機物，所以處理后廢水的COD_cr值一直在300mg/L左右。

水體中的氮主要以有機氮和無機氮的形式存在。有機氮包括蛋白質、多肽、氨基酸和尿素等，有機氮經過微生物的分解轉化為無機氮，主要為氨氮、亞硝態氮和硝態氮。廢水中氮素的去除主要通過硝化和反硝化工藝，使各種形態的氮轉化為氣態氮(3/4、隊0等)逸出水體而使水體得到凈化。針對低碳氮比高氨氮廢水處理，在傳統生物硝化和反硝化過程中存在堿度和碳源不足等問題，有必要開發新的脫氮途徑。

傳統生物脫氮過程即是利用廢水中的有機物，或者通過投加有機物甲醇、乙醇等，作為電子供體來進行反硝化，將硝酸鹽氮轉化為無毒的氮氣。通過投加有機物，可以獲得較高的反硝化速率，但出水中會有殘余有機物，既影響了出水水質又增加了運行費用。對于氨氮含量高的廢水，如污水處理廠的污泥析出液和垃圾滲濾液等，采用傳統生物脫氮方法處理時，需投加有機碳源以滿足異養反硝化的需要，能耗大、處理費用高。

近年來，在傳統的硝化-反硝化工藝基礎上發展出一系列高效、節能的脫氮技術，如SHARON、ΑΝΑΜΜ0Χ以及二者組合的CANON等。這些工藝利用亞硝酸型反硝化和厭氧氨氧化來縮短氮的轉化過程，達到能量和電子供體的節省。與之不同，電極生物膜法是另一種極具潛力的脫氮方法。該技術利用氫自養菌進行反硝化，在少量或無有機碳源的條件下，能夠實現對NOx-的去除。由于產物清潔，不會增加出水負擔；更重要的是，它克服了外部直接供氫氣造成的剩余氣體流失和不易操作等弱點，將復雜的生物化學反應過程用簡單的電流調節進行控制，能耗低，操作方便。

實用新型內容

針對現有技術存在的上述不足，本實用新型提供一種電-生物膜耦合水處理裝置，能耗低、效率高、結構簡單，可以用于處理焦化廢水處理工藝生化段出水。

一種電-生物膜耦合水處理裝置，包括反應器本體，反應器本體內設置有正電極，反應器本體的內壁設置有負電極，負電極上附著有微生物載體填料，微生物載體填料位于正電極和負電極之間，反應器本體的底部設置有進水管和曝氣管，反應器本體的上部設置有出水管。

如上所述的進水管和曝氣管均設置在正電極下方。

如上所述的反應器本體為圓筒狀，正電極為條狀且位于反應器本體的中心軸線上，正電極材質為鎳或銅或鈦。

如上所述的負電極的外壁貼合在反應器本體的內壁上，負電極材質為石墨、碳棒、活性炭纖維氈或不銹鋼網。

一種電-生物膜耦合水處理裝置，還包括回流管，回流管一端與進水管連通，另一端與出水管連通，回流管上設置有閥門。

如上所述的正電極和負電極之間的距離為30-60cm。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

1)電解作用為微生物生長繁殖提供適宜的環境，即陽極區好氧，而陰極區缺氧，同時微生物利用電解產物作為代謝底物，電極電解與微生物脫氮之間存在良好的協同作用。

2)正電極(陽極)為惰性金屬材料時，電極反應以析氧為主，節省曝氣所需要的能量，降低能耗。

3)負電極(陰極)電解水原位產氫，氫從生物膜內向外擴散，與外界提供氫氣相比在傳質方向上和傳質動力上都得到增強。

4)陰極區微生物反硝化脫氮利用電解產物氫作為電子供體，不需要外加有機碳源，同時產物清潔。

5)陰極區域填充微生物附著載體，提高了反應器中的微生物量；另一方面增大了比表面積，傳質效果改善，提高了電流效率和處理效能。

6)本反應器將復雜的生物系統應用簡單的電流進行調控，操作簡單。