申请日2015.01.06
公开(公告)日2016.08.24
IPC分类号C02F3/02
摘要
本发明提供了一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置及方法，本发明包括膜电生物反应器，在反应器底部均匀的分布着曝气管路，膜组件的两侧分别放置有阳极和阴极电极板，在反应器内部的中间位置设置膜组件，膜产水通过泵负压抽吸实现，本装置将膜分离、微生物生化降解与电催化相结合，从而具有操作方式灵活，占地面积小，处理有机物的种类及浓度范围较大，具有高效，快速、环保的优点，废水经过膜电生物反应器的处理后可以达到国家排放标准。
权利要求书
1.处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其特征在于，在反应器底部设置有气体分布装置，在反应器内部中间位置设置帘式、柱式、板式、卷式、管式膜组件，在膜组件的两边1-30cm处放置阳极和阴极电极板。
2.如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其特征是底部曝气管道必须均匀分布，为微生物生长代谢提供充足氧气的同时，还能起到搅拌混合液和抖动膜丝防止膜污染的作用。
3.如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其特征是膜产水通过负压抽吸实现，通过产水抽吸泵与出水管相连，通过电源改变产水泵的功率调节出水通量。
4.如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其特征是膜采用的是中空纤维微滤膜组件、卷式膜组件、管式膜组件、板式膜组件。
5.如权利要求3中所述的一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其特征是所述的电极电源为稳压直流电源或脉冲电源。
6.如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其特征是电极材料为石墨、活性炭纤维、不锈钢、钛基-金属氧化物表面改性材质、不锈钢基-金属氧化物表面改性材质或陶瓷基质金属氧化物表面改性材质，表面改性物质包括二氧化铅、二氧化锡，二氧化钌，三氧化二铬、氧化镉、氧化铁、氧化银、镉、镍、铂、钌、铑、钯或其合金。
7.如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解的有机废水的膜电生物处理装置，其特征是整个系统通过PLC自动控制系统实现。
8.如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解的有机废水的膜电生物处理装置，其特征是反应器内部的功能微生物是经过高浓度有机物作为底物逐步驯化而成。
说明书
高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置及方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术，特别是高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置及方法。
背景技术
近年来，随着现代工业的迅速发展，化工、制药、制革、造纸、印染等领域在生产过程中，会排放大量的高浓度、难降解的有机物，如硝基酚、苯酚、氯酚、多种染料及其中间体等等，这些有机物的无害化处理已经成为当今研究的热点和难点。目前我们国家主要采用混凝降解法、生物法、电解降解法、高温氧化法、膜过滤法及一些耦合工艺处理。混凝降解法虽然可以有效的去除一些污染物，但是产生的污泥难以处理，会造成环境的二次污染;生物法处理量大、处理成本低、无二次污染，但是此类高浓度、难降解有机物的可生化性(BOD/COD值)低，所以只用微生物法处理的效果一般难以达到要求;电解降解法处理有机废水是利用电解过程产生的氧化剂(O2、O3、OH、ClO-)或还原剂(H2、H+)等与废水中的有机物进行氧化还原反应，使之转化成易降解的小分子有机物甚至CO2、H2O等小分子无机物，单纯采用该方法时所需电能能耗较大;高温氧化降解法对反应器材的材质要求较高，在处理大量、较低浓度的有机废水是不够经济适用;膜过滤虽然可以过滤掉污染物得到较纯净的水，但是膜过程一般只是简单的物理过程，经膜过滤浓缩得到的难降解的有机物未经分解，如不用化学方法进行深度处理则仍然会对环境造成污染。
专利CN102145962A所述的超声波耦合膜生物器处理难生物降解废水，可以有效的处理废水，但是采用的是超声波和膜生物反应器的耦合工艺与我们的电催化和膜生物的耦合工艺有所区别。专利CN1435379A所述的电生物反应装置能够较好的处理难降解的有机废水，但是从其所列举的实施例子来看，该装置所能处理的难降解有机物浓度较低，并且装置上有很大的区别。专利CN201932982U所述的微电解-MBR联用处理印染废水，所述的微电解过程和膜过滤是分开进行的。而本发明将电催化、膜过滤与微生物处理在同一个反应器内同时进行，使设备装置占地面积更小，总处理时间更短，且耦合效果一般优于单一工艺串联。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于将电催化、好氧微生物代谢及膜过滤耦合为一体，提供了一种高效率、低能耗、低运行成本、运行稳定的膜电生物装置。
本发明的膜电生物处理装置，包括膜电生物反应器，反应器的中间放置有膜组件，膜组件的两边一定距离处放置有PbO2/Ti阳极板和不锈钢阴极板，反应器的底部均匀的分布着曝气管路。
本发明的膜组件可采用帘式或柱式中空纤维微滤膜、管式膜、平板膜及卷式膜。
本发明的电源为稳压直流电源或脉冲电源。
本发明还提供了一种使用上述装置处理高浓度、难降解有机废水的方法，包括以下步骤：
气体通过鼓风机和气体转子流量计进入曝气管道，有机废水通过隔膜泵和液体流量计经管道输送进入反应器内，反应器底部释放出的气泡不仅能给微生物提供充足的氧气，还能对混合液起到一定的搅拌作用，过量的气体通过扩散从液相逸出进入大气，膜产水通过泵负压抽吸实现，通过调节电源改变产水泵的功率调节出水通量;由电源改变电极的电压;整个系统通过PLC自动控制系统实现。
本发明的优点在于：充分利用膜过滤、电催化和好氧微生物耦合工艺的优点，以石墨、活性炭纤维、不锈钢、钛基-金属氧化物表面改性材质、不锈钢基一金属氧化物表面改性材质或陶瓷基质金属氧化物表面改性材质，表面改性物质包括二氧化铅、二氧化锡，二氧化钌，三氧化二铬、氧化镉、氧化铁、氧化银、 镉、镍、铂、钌、铑、钯或其合金为电极材料，利用电化学对废水中有机物的催化降解及其对微生物代谢的电刺激作用，提高微生物处理高浓度、难降解有机废水的能力。该耦合工艺可以使高浓度难降解有机废水经过处理后达到国家排放标准。本发明装置可以有效处理高浓度、难降解有机物，减少污泥的产量，且运行稳定，操作方便、灵活，占地面积小，处理废水的浓度范围大，不会产生二次污染。