[發(fā)明專利]一種用于半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水處理的電促生物反應(yīng)器及其使用方法

有效

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• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113651414B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志偉;李胄彥;王雪野;任樂輝;查文桂
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F101/38
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

本發(fā)明公開了一種用于半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水處理的電促生物反應(yīng)器及其使用方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。該反應(yīng)器包括進(jìn)水管、進(jìn)水泵、反應(yīng)器殼體、三維碳基電極組件、直流電源、攪拌裝置、泥水分離裝置、污泥回流管、污泥回流泵、排泥管、出水管、流量計(jì)；三維碳基電極組件以適當(dāng)間隔置于反應(yīng)器內(nèi)，并交替與直流電源的正、負(fù)極連接；污泥回流泵將反應(yīng)器內(nèi)的懸浮污泥經(jīng)回流管從水泥分離裝置底端回流至反應(yīng)器前端。本發(fā)明反應(yīng)器經(jīng)功能菌接種并啟動運(yùn)行穩(wěn)定后，在連續(xù)流模式下運(yùn)行時，可以高效地實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水中四甲基氫氧化銨分解以及其他難降解有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，顯著提高污水可生化性，滿足了后續(xù)生化工藝對有機(jī)物高效去除和深度脫氮的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水處理的電促生物反應(yīng)器及其使用方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體行業(yè)是我國發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和重要一環(huán)，對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)升級具有重大戰(zhàn)略意義，隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)在我國的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了大量半導(dǎo)體行業(yè)廢水，其對環(huán)境的壓力勢必增加。其中，半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水(以下簡稱“有機(jī)廢水”)因污染物種類繁多、毒性強(qiáng)、難降解等特點(diǎn)，成為半導(dǎo)體行業(yè)廢水中處理難度最高的一類廢水，其高效處理成為了半導(dǎo)體行業(yè)的難點(diǎn)、痛點(diǎn)。有機(jī)廢水中含有大量四甲基氫氧化銨等毒性強(qiáng)的典型有機(jī)污染物，其排放受到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制限制，但常用的處理方法(包括活性污泥法、高級氧化法、吸附法等技術(shù))通常對這些典型有機(jī)污染物的去除效果并不理想，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較差。

生物電化學(xué)反應(yīng)器是一類新興的污水處理技術(shù)，其可以通過在電極間施加一個微弱的電壓刺激體系內(nèi)的某些電活性微生物，實(shí)現(xiàn)包括四甲基氫氧化銨在內(nèi)的難降解污染物轉(zhuǎn)化，提升體系處理效能。其中，電活性微生物可以通過細(xì)胞色素、鞭毛、某些外膜蛋白等途徑接收陰極提供的電子，并將其利用到污染物的轉(zhuǎn)化過程中，進(jìn)而克服污染物轉(zhuǎn)化能壘、提高污染物轉(zhuǎn)化速率。而產(chǎn)電微生物可以利用某些有機(jī)污染物，并將污染物中的電子釋放出來并傳遞到陽極上。此外，通過廢水生物毒性的降低、有機(jī)中間產(chǎn)物的產(chǎn)生、胞外聚合物的分泌等相互作用，電活性微生物可以與非電活性微生物建立互營共生關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

針對半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水水質(zhì)特征，本發(fā)明提供了一種用于半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水處理的電促生物反應(yīng)器及其使用方法，該反應(yīng)器采用三維碳基電極組件，通過穩(wěn)壓直流電源施加微弱的電壓刺激體系內(nèi)的某些電活性微生物，并通過廢水生物毒性的降低、有機(jī)中間產(chǎn)物的產(chǎn)生、胞外聚合物的分泌等相互作用，使電活性微生物與非電活性微生物建立互營共生關(guān)系。在連續(xù)流模式下操作運(yùn)行時，實(shí)現(xiàn)包括四甲基氫氧化銨在內(nèi)的難降解污染物轉(zhuǎn)化，提升體系處理效能。

為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明的提供以下技術(shù)方案：一種用于半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水處理的電促生物反應(yīng)器，包括進(jìn)水管、進(jìn)水泵、反應(yīng)器殼體、若干個三維碳基電極組件、直流電源、攪拌裝置、泥水分離裝置、污泥回流管、污泥回流泵、排泥管、出水管、流量計(jì)；所述進(jìn)水管一端置于所述反應(yīng)器殼體前端；所述若干個三維碳基電極組件以2cm-5cm間隔放置于反應(yīng)器內(nèi)，并交替與所述直流電源的正、負(fù)極連接，所述泥水分離裝置通過污泥回流管與所述反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置所述若干個三維碳基電極組件的反應(yīng)空間連通；所述污泥回流泵設(shè)置于所述污泥回流管上，將反應(yīng)器內(nèi)的懸浮污泥經(jīng)所述污泥回流管從所述泥水分離裝置的底端回流至所述若干個三維碳基電極組件的反應(yīng)空間所在的反應(yīng)器前端，以保持反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度。

進(jìn)一步地，所述三維碳基電極組件是采用一種在保護(hù)氣氛圍下經(jīng)高溫碳化、具有高比表面積和三維微米級孔道結(jié)構(gòu)的平板式碳基電極材料。

進(jìn)一步地，所述直流電源為直流穩(wěn)壓電源，電壓范圍為0.3～1.2V。

進(jìn)一步地，反應(yīng)器殼體內(nèi)的水力停留時間為4～24小時。

進(jìn)一步地，污泥齡為10～30天。

本發(fā)明還提供上述一種用于半導(dǎo)體行業(yè)有機(jī)廢水處理的電促生物反應(yīng)器的使用方法，包括以下步驟：