申请日2014.06.20
公开(公告)日2014.11.12
IPC分类号C02F3/34; C02F3/30
摘要
本实用新型公开了一种电-生物膜耦合水处理装置，包括反应器本体，反应器本体内设置有正电极，反应器本体的内壁设置有负电极，负电极上附着有微生物载体填料，微生物载体填料位于正电极和负电极之间，反应器本体的底部设置有进水管和曝气管，反应器本体的上部设置有出水管。本实用新型利用电化学作用创造微生物适宜的环境，并提供电子受体和电子供体分别进行硝化和反硝化作用，达到有效处理焦化废水生化段未达标出水的目的，能耗低、效率高、结构简单，操作容易。
摘要附图
权利要求书
1.一种电-生物膜耦合水处理装置，包括反应器本体(1)，其特征在于，反应器本体(1)内设置有正电极(2)，反应器本体(1)的内壁设置有负电极(3)，负电极(3)上附着有微生物载体填料(4)，微生物载体填料(4)位于正电极(2)和负电极(3)之间，反应器本体(1)的底部设置有进水管(5)和曝气管(9)，反应器本体(1)的上部设置有出水管(6)。
2.根据权利要求1所述的一种电-生物膜耦合水处理装置，其特征在于，所述的进水管(5)和曝气管(9)均设置在正电极(2)下方。
3.根据权利要求1所述的一种电-生物膜耦合水处理装置，其特征在于，所述的反应器本体(1)为圆筒状，正电极(2)为条状且位于反应器本体(1)的中心轴线上，正电极(2)材质为镍或铜或钛。
4.根据权利要求1所述的一种电-生物膜耦合水处理装置，其特征在于，所述的负电极(3)的外壁贴合在反应器本体(1)的内壁上，负电极(3)材质为石墨、碳棒、活性炭纤维毡或不锈钢网。
5.根据权利要求1所述的一种电-生物膜耦合水处理装置，其特征在于，还包括回流管(7)，回流管(7)一端与进水管(5)连通，另一端与出水管(6)连通，回流管(7)上设置有阀门。
6.根据权利要求1所述的一种电-生物膜耦合水处理装置，其特征在于，所述的正电极(2)和负电极(3)之间的距离为30-60cm。
说明书
一种电-生物膜耦合水处理装置
技术领域
本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种电-生物膜耦合水处理装置，适 用于处理焦化废水处理工艺生化段出水，使其达到国家行业排放标准。
背景技术
由于国家钢铁企业污水排放标准和地方标准中都对氨氮作了规定，焦化废水氨 氮处理势在必行。去除水中的氨氮方法很多，有物理法、化学法和生物法。而采用 硝化--反硝化是焦化废水处理最理想的处理方法。生物脱氮是硝化与反硝化反应的 应用，硝化与反硝化反应是生物脱氮两个有机的组成部分。生物脱氮包括好氧和缺 氧两段生化过程，也就是将硝化与反硝化反应结合起来，完成了氨氮的硝化与反硝 化析出氮气的过程。它不仅使处理后水中的NH3-N和NOX--N浓度降至最小， 而且同时降解了水中的有机物。在焦化废水中有相当数量的不可生化的有机物，其 中多数为多环有机物，普通生化和延时曝气法不能降解这部分有机物，所以处理后 废水的CODcr值一直在300mg/L左右。
水体中的氮主要以有机氮和无机氮的形式存在。有机氮包括蛋白质、多肽、氨 基酸和尿素等，有机氮经过微生物的分解转化为无机氮，主要为氨氮、亚硝态氮和 硝态氮。废水中氮素的去除主要通过硝化和反硝化工艺，使各种形态的氮转化为气 态氮(3/4、队0等)逸出水体而使水体得到净化。针对低碳氮比高氨氮废水处理， 在传统生物硝化和反硝化过程中存在碱度和碳源不足等问题，有必要开发新的脱氮 途径。
传统生物脱氮过程即是利用废水中的有机物，或者通过投加有机物甲醇、乙醇 等，作为电子供体来进行反硝化，将硝酸盐氮转化为无毒的氮气。通过投加有机物， 可以获得较高的反硝化速率，但出水中会有残余有机物，既影响了出水水质又增加 了运行费用。对于氨氮含量高的废水，如污水处理厂的污泥析出液和垃圾渗滤液等， 采用传统生物脱氮方法处理时，需投加有机碳源以满足异养反硝化的需要，能耗大、 处理费用高。
近年来，在传统的硝化-反硝化工艺基础上发展出一系列高效、节能的脱氮技术， 如SHARON、ΑΝΑΜΜ0Χ以及二者组合的CANON等。这些工艺利用亚硝酸型反 硝化和厌氧氨氧化来缩短氮的转化过程，达到能量和电子供体的节省。与之不同， 电极生物膜法是另一种极具潜力的脱氮方法。该技术利用氢自养菌进行反硝化，在 少量或无有机碳源的条件下，能够实现对NOx-的去除。由于产物清洁，不会增加 出水负担;更重要的是，它克服了外部直接供氢气造成的剩余气体流失和不易操作 等弱点，将复杂的生物化学反应过程用简单的电流调节进行控制，能耗低，操作方 便。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种电-生物膜耦合水处理装 置，能耗低、效率高、结构简单，可以用于处理焦化废水处理工艺生化段出水。
一种电-生物膜耦合水处理装置，包括反应器本体，反应器本体内设置有正电极， 反应器本体的内壁设置有负电极，负电极上附着有微生物载体填料，微生物载体填 料位于正电极和负电极之间，反应器本体的底部设置有进水管和曝气管，反应器本 体的上部设置有出水管。
如上所述的进水管和曝气管均设置在正电极下方。
如上所述的反应器本体为圆筒状，正电极为条状且位于反应器本体的中心轴线 上，正电极材质为镍或铜或钛。
如上所述的负电极的外壁贴合在反应器本体的内壁上，负电极材质为石墨、碳 棒、活性炭纤维毡或不锈钢网。
一种电-生物膜耦合水处理装置，还包括回流管，回流管一端与进水管连通，另 一端与出水管连通，回流管上设置有阀门。
如上所述的正电极和负电极之间的距离为30-60cm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1)电解作用为微生物生长繁殖提供适宜的环境，即阳极区好氧，而阴极区缺氧， 同时微生物利用电解产物作为代谢底物，电极电解与微生物脱氮之间存在良好的协 同作用。
2)正电极(阳极)为惰性金属材料时，电极反应以析氧为主，节省曝气所需要 的能量，降低能耗。
3)负电极(阴极)电解水原位产氢，氢从生物膜内向外扩散，与外界提供氢气 相比在传质方向上和传质动力上都得到增强。
4)阴极区微生物反硝化脱氮利用电解产物氢作为电子供体，不需要外加有机碳 源，同时产物清洁。
5)阴极区域填充微生物附着载体，提高了反应器中的微生物量;另一方面增大 了比表面积，传质效果改善，提高了电流效率和处理效能。
6)本反应器将复杂的生物系统应用简单的电流进行调控，操作简单。
本实用新型可实现在同一电-生物膜耦合水处理装置中，利用电化学作用创造微 生物适宜的环境，并提供电子受体和电子供体分别进行硝化和反硝化作用，达到有 效处理氨氮废水和电化学催化降解难降解有机物的目的。