[發明專利]一種陰陽極內置式電化學微濾膜生物反應器及其應用

有效

• 申請號: 201910006112.0
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN109626551B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 王志偉;陳妹;王雪野
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 盛君梅

本發明公開了一種陰陽極內置式電化學微濾膜生物反應器及其應用，屬于水處理技術領域。該反應器包括進水管、反應器殼體、電化學微濾膜組件、電源、曝氣系統和出水管，電化學微濾膜組件包括膜框、導流網、內嵌鋼絲網的平板微濾膜和鈦基IrO₂/Ta₂O₅涂層電極。本發明采用IrO₂/Ta₂O₅涂層鈦基電極作陽極代替傳統平板膜組件中的支撐板，采用內嵌鋼絲網的平板微濾膜作陰極膜并置于膜框外兩側，可使陰陽極均內置于微濾膜中，通過外加穩壓直流電源施加外加電場，在連續流模式下操作運行時，不僅能實現污水中懸浮顆粒的去除；同時無需任何化學劑的添加就可利用電催化產生的強氧化性物質實現難降解有機物的高效去除，實現了電化學氧化與微濾膜分離技術的高效耦合，能耗低。

技術領域

本發明涉及一種膜生物反應器及其應用，具體涉及陰陽極內置式電化學微濾膜生物反應器及其應用，屬于水處理技術領域。

背景技術

隨著有機農藥、多氯聯苯、抗生素等化合物的廣泛應用，它們通過各種途徑進入市政污水管網中。運用常規的污水處理方法通常難以去除這些微量或痕量有機物(如難生物降解的磺化芳香胺類物質)，一旦排出這些物質，將造成二次點源污染。

電化學高級氧化法是一種新興的處理污水中難降解污染物的環境友好型技術。通過外加電場，可以原位生成氧化劑物種(如H₂O₂等)，從而降解水體中的難降解有機污染物。膜生物反應器是一種將膜分離技術和傳統活性污泥法生物處理于一體的新型工藝，對常規污染物能高效去除。如何實現電化學氧化與膜生物反應器的高效耦合，從而實現難降解有機物氧化與常規污染物高效去除的雙重功能是拓展膜分離技術應用的關鍵。在技術研發中，要同時考慮技術的低耗、高效等性能。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明提供一種陰陽極內置式電化學微濾膜生物反應器及其應用，本發明反應器結構簡單，采用IrO₂/Ta₂O₅涂層鈦基電極作為陽極代替傳統平板膜組件中的支撐板，并置于膜組件內部；采用內嵌鋼絲網的平板微濾膜作為陰極膜并置于膜框外兩側，可以使陰陽極均內置于微濾膜中，通過外加穩壓直流電源施加外加電場，在連續流模式下操作運行時，不僅能實現污水中懸浮顆粒的去除；同時，無需任何化學劑的添加就可利用電催化產生的強氧化性物質實現難降解有機物的高效去除，實現了電化學氧化與微濾膜分離技術的高效耦合。

為實現以上技術目的，本發明的技術方案是：

一種陰陽極內置式電化學微濾膜生物反應器，包括進水管、反應器殼體、電化學微濾膜組件、電源、曝氣系統和出水管；所述進水管一端置于反應器殼體內；所述電化學微濾膜組件設于反應器殼體內，電化學微濾膜組件包括膜框、導流網、內嵌鋼絲網的平板微濾膜和鈦基IrO₂/Ta₂O₅涂層陽極，所述膜框上設有與膜框內腔相通的抽吸口，抽吸口與出水管相連，膜框內腔內設有鈦基IrO₂/Ta₂O₅涂層陽極，鈦基IrO₂/Ta₂O₅涂層陽極通過導線與電源的正極相連，所述導流網設于膜框外兩側，所述平板微濾膜設于導流網外側，平板微濾膜通過導線與電源的負極相連；所述曝氣系統包括曝氣管、氣體流量計和曝氣泵，曝氣管位于電化學微濾膜組件下方，氣體流量計用于調節進氣量；所述出水管與蠕動泵相連。

優選地，所述內嵌鋼絲網的平板微濾膜的制備方法為：將不銹鋼絲網置于無紡布上，在鋼絲網上刮涂鑄膜液，相轉化后得到內嵌鋼絲網的平板微濾膜，膜孔徑為0.1～0.4μm。

進一步優選地，所述鑄膜液所用的高分子聚合物為聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚四氟乙烯和聚丙烯腈中的任意一種。

優選地，所述電源為穩壓直流電源，電源的電壓范圍為0.5～2V。