申请日2017.05.11
公开(公告)日2017.10.13
IPC分类号C02F3/28; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种污废水生物处理系统‑污(废)水增效处理“加速器件”。包括：反应组件，信号传输组件，控制组件及外壳承载组件四个组件。反应组件实现功能微生物的定/增殖，作为(生物)电化学反应的电子供/受体和电极界面参与电极‑微生物‑污水之间的界面电子传递，优化废(污)水处理系统中的流态特征。信号传输组件实现外加电压的传导以及对关键参数的实时信号采集和传输。监控组件实现对本发明的智能可控化。外壳承载组件实现单设备的集成化装配和多设备串/并联运行装配。本发明可降低废(污)水中难降解有机物的生物毒性，破坏难降解有机物的结构复杂型，加速难降解有机污染物分解，改善废(污)水可生化性。
摘要附图
权利要求书
1.一种反应组件，其中，包括至少一个阳极件和至少一个阴极件;阳极件和阴极件形成多孔通道，阳极件与阴极件通过绝缘件隔离。
2.如权利要求1所述的反应组件，其中，所述阳极件和阴极件均为瓦楞压型式;
阳极件和阴极件交替排布且相邻阳极件和阴极件反向，所述多孔通道为“蜂巢状”通道;
阳极件和阴极件之间设置绝缘件。
3.如权利要求1所述的反应组件，其中，所述阳极件为瓦楞压型式，所述阴极件为卷筒式;
多片阳极件错向排布形成“蜂巢状”通道，阴极件沿瓦楞轴向插入“蜂巢状”通道，所述多孔通道为“联苯式”通道;
绝缘件包覆阴极件。
4.如权利要求1至3任一项所述的反应组件，其中，所述阳极件为不锈钢编织网、不锈钢箔斜拉网或不锈钢板箔冲孔网。
5.如权利要求2所述的反应组件，其中，所述阴极件为两片瓦楞压型式不锈钢编织网内夹不锈钢气液过滤网，或者两片瓦楞压型式不锈钢箔斜拉网内夹不锈钢气液过滤网，或者两片瓦楞压型式不锈钢板箔冲孔网内夹不锈钢气液过滤网。
6.如权利要求3所述的反应组件，其中，所述阴极件为不锈钢气液过滤网压合卷曲而形成卷筒式。
7.如权利要求2所述的反应组件，其中，所述阳极件与阴极件通过组合螺杆固定在一起。
8.如权利要求3所述的反应组件，其中，所述阳极件通过组合螺杆固定在一起。
9.一种污废水增效处理加速器件，其中，包括如权利要求1至7任一项所述的反应组件、以及信号传输组件和监控组件;
所述信号传输组件用于向所述反应组件传导外加电压以及实时采集和传输所述反应组件的数据;
所述监控组件用于运行数据的可视化、外加电压的智能控制运行、安全保护以及故障诊断警报。
10.如权利要求8所述的污废水增效处理加速器件，其中，还包括外壳承载组件，所述外壳承载组件用于承载反应组件和信号传输组件。
11.如权利要求9所述的污废水增效处理加速器件，其中，所述外壳承载组件具有波纹导流通道或百叶窗式导流通道或多孔式导流通道。
12.如权利要求8至10任一项所述的污废水增效处理加速器件，其中，所述信号传输组件包括：集流器、连接器、参比电极和传输线缆;
所述集流器包括阴极集流器和阳极集流器，阴极集流器用于阴极件串联集流，阳极集流器用于阳极件串联集流;
所述连接器通过传输线缆连接参比电极、集流器以及监控组件。
13.如权利要求11所述的污废水增效处理加速器件，其中，
所述连接器包括2-3-4芯三头连接器、4芯单头连接器、3芯单头连接器、2芯单头连接器;
所述2芯单头连接器输入端连接监控组件的电源，输出端连接2-3-4芯3头连接器的2芯头;
所述3芯单头连接器输入端连接阳极集流器、阴极集流器和参比电极，输出端连接2-3-4芯3头连接器的3芯头;
所述4芯单头连接器输入端连接2-3-4芯3头连接器的4芯头，输出端连接监控组件。
14.如权利要求8至10任一项所述的污废水增效处理加速器件，其中，所述监控组件包括可控式直流电源、数据采集仪和工控系统。
15.一种升流式厌氧反应器，其中，包括一组或多组如权利要求8至13任一项所述的污废水增效处理加速器件。
16.如权利要求14所述的升流式厌氧反应器，其中，所述多组污废水增效处理加速器件单元串联或并联运行。
说明书
污废水增效处理加速器件
技术领域
本发明属于污染治理技术领域，涉及一种强化中低浓度工业废水、及工业园区混合型废水、微污染水体及受污染底泥中难降解有机物分解的增效处理设备，具体涉及一种污废水增效处理加速器件。
背景技术
石油化工、塑料、合成纤维、焦化、印染、制药等行业以及工业产业园区含难降解有机污染物的工业废水、工业园区混合型废水日益成为水处理领域的一大难题。一般地，这类废水具有难降解有机污染物(诸如多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机氯化物、有机磷农药、表面活性剂、有机染料等)含量高、可生化性低、水质成分复杂、毒性高、水质水量波动较大、pH变化较大、含盐量高等特点。此外，含有难降解污染物的废水即使经废水处理厂达标处理后，其中也仍然存在少一部分难降解污染物随出水排向自然水体中，这些自然水体长时间、大批量的接纳污水处理厂外排出水，并且同时也接纳道路、农田以及绿化等自然冲淋的微污染水。因此，长此以往，自然水体及底泥中也将残留大量难降解有机污染物。
目前，对于这类含难降解有机物的中低浓度工业废水及工业园区混合型废水的处理方法以厌氧生物处理(调理)结合好氧生物处理为主体工艺，再辅助高级氧化法(Fenton氧化法、臭氧氧化法、催化湿室氧化法等)、物化处理法(活性炭吸附、离子交换法、膜分离等)等作为预处理或强化工艺。
在现有的厌氧生物处理设备中，厌氧或兼性微生物新陈代谢过程产生较多复杂的酶将废水中的大分子、难生物降解污染物分解为小分子、易于生物降解的有机物;或者设备中的微生物直接利用复杂有机物作为碳源，用于自身生长，进而达到去除废水中有机物的作用。但是目前的厌氧生物处理工艺存在以下几个方面的不足：工艺处理速度慢，效率低，停留时间长，占地面积大，基建成本高;对废水中的大分子、难生物降解特征污染物脱毒、脱卤、脱色等效能差;对废水可生化性提高程度有限，减轻后续好氧系统负荷能力有限;对微污染废水、中低浓度工业废水中含的低浓度的难降解有机污染物处理能力有限，整体工艺出水很难达到日益严格的排放标准;操作调控困难，整体系统容易崩溃。
对于上述的现有厌氧系统所存在的问题，大量的小试规模的生物电化学系统验证了生物电化学系统作为一种新兴水处理技术在处理难降解有机污染物、资源能源回收方面的巨大优势。生物电化学系统中以微生物作为催化剂将化学能转化为电能;阳极微生物对废水中小分子有机物高效利用，驯化阴极微生物以电极作为电子供体对有机污染物进行转化降解，整体工艺对碳源电子供体的需求量小;该项技术通过较小的能量输入和对电位条件的控制，加速一些难降解有机污染物(硝基芳香烃类、偶氮类、高氯烃、芳香烃类等)在阴极的还原降解，进而达到对这些难降解污染物定向高效去除。除此外，生物电化学系统还能与传统厌氧工艺进行有机耦合，极大程度提升厌氧装置的空间利用率，增大生物量，对厌氧生物反应残留的难降解污染物实现高效的定向转化，克服工业废水中碳源少、COD/TKN低的弊端，强化废水中难降解有机污染物的转化、去除。
但是，目前上述的生物电化学系统仍然难以实现工程化应用，主要存在以下技术瓶颈：(1)目前无能够应用工程化的电极。一般来讲，现有的电极形式无法兼顾功能性和经济性。具有优良性能的电极成本都较高，规模化使用的可能性较低。易于实现规模化放大的电极材料，在放大应用过程中如何在经济可行的条件下使得效能最优化。因此，找到一种兼顾功能性和经济性的电极材料，并通过工程技术手段对其进行优化使其拥有更优的效能将是实现生物电化学系统规模应用的主要方向。(2)生物电化学系统操控模式困难，系统复杂，涉及微生物、电化学、通信控制等多学科。如何集成化、智能化对整个系统进行设计和调控也是影响该技术能否工程应用及前景的关键因素。(3)单一的生物电化学系统无法作为一个独立有效的单元替代现有的生物处理技术来处理含难降解有机污染物的工业废水或工业园区混合废水，如何有效实现该项技术与现有工艺系统的结合也将极大程度上推动生物电化学技术的应用和发展，同时也将极大程度丰富现有的厌氧生物工艺的形式，提高其性能。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明主要是为了解决现有水处理工艺在对难降解废水处理效能低、速率慢、耐受毒性冲击能力有限、难以稳定运行等问题，以及现有技术对微污染水体和底泥中的难降解有机污染物分解转化速率慢等问题，提供一种污废水增效处理加速器件。
(二)技术方案
一种反应组件，包括至少一个阳极件和至少一个阴极件;阳极件和阴极件形成多孔通道，阳极件与阴极件通过绝缘件隔离。
优选地，所述阳极件和阴极件均为瓦楞压型式;
阳极件和阴极件交替排布且相邻阳极件和阴极件反向，所述多孔通道为“蜂巢状”通道;
阳极件和阴极件之间设置绝缘件。
优选地，所述阳极件为瓦楞压型式，所述阴极件为卷筒式;
多片阳极件错向排布形成“蜂巢状”通道，阴极件沿瓦楞轴向插入“蜂巢状”通道，所述多孔通道为“联苯式”通道;
绝缘件包覆阴极件。
优选地，所述阳极件为不锈钢编织网、不锈钢箔斜拉网或不锈钢板箔冲孔网。
优选地，所述阴极件为两片瓦楞压型式不锈钢编织网内夹不锈钢气液过滤网，或者两片瓦楞压型式不锈钢箔斜拉网内夹不锈钢气液过滤网，或者两片瓦楞压型式不锈钢板箔冲孔网内夹不锈钢气液过滤网。
优选地，所述阴极件为不锈钢气液过滤网压合卷曲而形成卷筒式。
优选地，所述阳极件与阴极件通过组合螺杆固定在一起。
优选地，所述阳极件通过组合螺杆固定在一起。
一种污废水增效处理加速器件，包括上述的反应组件、以及信号传输组件和监控组件;
所述信号传输组件用于向所述反应组件传导外加电压以及实时采集和传输所述反应组件的数据;
所述监控组件用于运行数据的可视化、外加电压的智能控制运行、安全保护以及故障诊断警报。
优选地，还包括外壳承载组件，所述外壳承载组件用于承载反应组件和信号传输组件。
优选地，所述外壳承载组件具有波纹导流通道或百叶窗式导流通道或多孔式导流通道。
优选地，所述信号传输组件包括：集流器、连接器、参比电极和传输线缆;
所述集流器包括阴极集流器和阳极集流器，阴极集流器用于阴极件串联集流，阳极集流器用于阳极件串联集流;
所述连接器通过传输线缆连接参比电极、集流器以及监控组件。
优选地，
所述连接器包括2-3-4芯三头连接器、4芯单头连接器、3芯单头连接器、2芯单头连接器;
所述2芯单头连接器输入端连接监控组件的电源，输出端连接2-3-4芯3头连接器的2芯头;
所述3芯单头连接器输入端连接阳极集流器、阴极集流器和参比电极，输出端连接2-3-4芯3头连接器的3芯头;
所述4芯单头连接器输入端连接2-3-4芯3头连接器的4芯头，输出端连接监控组件。
优选地，所述监控组件包括可控式直流电源、数据采集仪和工控系统。
一种升流式厌氧反应器，包括一组或多组上述的污废水增效处理加速器件。
优选地，所述多组污废水增效处理加速器件单元串联或并联运行。
(三)有益效果
通过以上技术说明方案可知，本污废水增效处理加速器件具有以下技术优势：
(1)本污废水增效处理加速器件，其通过生物化学与电化学的协同催化作用，定向调控/定向强化难降解污染物的生物降解进程，降低废(污)水中难降解有机物的生物毒性，破坏废(污)水中难降解有机物的结构复杂性，极大程度上加速废(污)水的脱毒、脱色、脱卤等作用。
(2)本污废水增效处理加速器件，通过对废(污)水中的大分子有机污染物的加速降解和对不可生物利用的有机物进一步挖掘，大幅提高废(污)水中可生物降解的有机物的含量，极大程度上改善废(污)水的可生化性，进而可以大幅度提高废水的总体处理效能，使得整体系统具有更好的出水水质。
(3)本污废水增效处理加速器件为模块式设计，整体设计易于加工、安装、维护及检修，操作方便灵活。无需特殊设计反应装置，既可单模块单体系运行，也可以多模块多系统串(并)行运行。整体尺寸和组合方式也可调，方便与不同的现有工艺进行耦合形成新型工艺系统。
(4)本污废水增效处理加速器件信号传输和监控系统实现自动化智能化控制，“加速器件”可控性强，能够根据来水水质水量和处理要求进行控制调节外加电压和阴阳极电位，进而控制电极微生物活性以达到目标。除此外，运行数据的可视化、安全保护以及故障诊断警报等功能使得该“加速器件”能维持系统的稳定性和可靠性。
(5)本污废水增效处理加速器件采用不锈钢网，首先，其具有高机械强度，其能够进行较好的机械加工和成形;其次，其具有较强化学稳定性，耐酸碱及腐蚀，广泛适用于各种废水水质特征;第三，其导电性好，电阻率低，价格低廉易于获得。