申请日2017.10.26
公开(公告)日2018.08.03
IPC分类号C02F11/00; C02F11/04
摘要
本实用新型公开了一种微生物电解池耦合厌氧膜生物反应器污泥减量装置。该装置由污泥投配池，超声装置，超声+碱预处理污泥池，碱池，微生物电解池‑厌氧膜生物反应器，出水箱，恒压电源，集气袋，阳极碳毡，阴极膜组件，搅拌器，泥泵a，计量泵，泥泵b，蠕动泵组成,具有处理剩余污泥降解速率快、产甲烷量高和减轻膜污染等特点。
权利要求书
1.一种微生物电解池耦合厌氧膜生物反应器污泥减量装置，其特征在于所述装置包括污泥投配池(1)，超声装置(2)，超声+碱预处理污泥池(3)，碱池(4)，微生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)，出水箱(6)，恒压电源(7)，集气袋(8)，阳极，阴极，搅拌器(11)，泥泵a(12)，计量泵(13)，泥泵b(14)，蠕动泵(15),污泥投配池(1)通过管道与泥泵a(12)连接，泥泵a(12)通过管道与预处理污泥池(3)连接，预处理污泥池(3)所需的超声环境由超声装置(2)提供，搅拌器(11)安装在预处理污泥池(3)中，碱池(4)通过管道与计量泵(13)连接，计量泵(13)通过管道与预处理污泥池(3)连接,预处理污泥池(3)通过管道与泥泵b(14)连接，泥泵b(14)通过管道与微生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)连接,微生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)的阳极悬挂于微生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)中，阴极与阳极正对，阳极和阴极通过电线与恒压电源(7)连接，生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)顶部设有集气袋(8)，出水由蠕动泵(15)抽至出水箱(6)。
2.根据权利要求1所述一种微生物电解池耦合厌氧膜生物反应器污泥减量装置,其特征在于,所述微生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)的阳极为阳极碳毡(9)。
3. 根据权利要求1所述一种微生物电解池耦合厌氧膜生物反应器污泥减量装置,其特征在于,所述微生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)的阴极为膜组件(10)。
4.根据权利要求3所述一种微生物电解池耦合厌氧膜生物反应器污泥减量装置,其特征在于,所述微生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)的阴极膜组件(10)的材料为内置中空纤维超滤膜组件的钛网。
5.根据权利要求1所述一种微生物电解池耦合厌氧膜生物反应器污泥减量装置，其特征在于，所述微生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)两极间串联有10Ω以上的电阻。
6.根据权利要求1所述一种微生物电解池耦合厌氧膜生物反应器污泥减量装置，其特征在于，所述微生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)的阳极可拆卸的悬挂于微生物电解池-厌氧膜生物反应器(5)中。
说明书
一种微生物电解池耦合厌氧膜生物反应器污泥减量装置
技术领域
本实用新型属于剩余污泥处理技术领域,具体涉及一种超声+碱预处理—微生物电解池耦合厌氧膜生物(MEC-AnMBR)反应器进行剩余污泥减量的装置。
背景技术
近年来，我国城镇污水处理量逐年增大，污水处理率不断提高。剩余污泥作为污水处理的副产物，我国每年剩余污泥产量达3500万吨，其含水率约99%，含有泥沙、纤维、胶体、有机质、微生物和金属元素等。因此对剩余污泥减量化和资源化技术的研究，有着非常显著的社会效益和经济效益。
目前，常用的剩余污泥减量技术有化学法、物理法和生物法。化学法如加碱处理，剩余污泥中的主体细菌是革兰氏阴性菌，其胞外多聚物、细胞壁及细胞质膜中的脂类可在碱溶液中水解。物理法主要利用超声波技术来减少污泥，超声波通过交替的压缩扩张产生空穴作用，以此压碎细胞壁，释放出细胞中所含的成分和细胞质，以便进一步降解。由于超声和碱解主要应用于对剩余污泥的预处理，如何将其与污泥处理工艺结合，是现在研究的重点。生物法如厌氧膜生物反应器(AnMBR)主要是通过延长曝气时间和污泥龄来促进细胞自溶，或者通过发展原生动物捕食微生物细胞从而减少剩余污泥量，但是AnMBR的膜污染问题在很大程度上决定了它的经济性和实用性。AnMBR膜污染主要是由胞外多聚物(EPS)和溶解性微生物产物(SMP)引起的，混合液中的EPS 来源于微生物的代谢活动和内源呼吸的细胞自溶，主要由多糖和蛋白质组成;SMP对微生物表现出的毒性不利于微生物的活性，对金属的螯合性不利于污泥的絮凝性能和沉降性能，形成较高的膜过滤阻力。
本实用新型提供的超声+碱预处理—微生物电解池耦合厌氧膜生物(MEC-AnMBR)反应器协同进行剩余污泥减量的装置，将污泥减量的物理化学作用与生物作用相结合。超声+碱预处理污泥后，使污泥中被细胞壁所包裹的大部分有机物质进入污泥液相，释放出细胞内物质，更有利于厌氧膜生物反应器内生物降解，达到剩余污泥减量的目的;剩余污泥中的EPS可在NaOH溶液中水解，超声辐照也能促进破解反应的作用。碱破坏了对形成污泥絮体结构有重要作用的EPS，并在胞壁与细胞质膜上产生小孔，进一步加强超声对污泥的破解，料液中EPS浓度的降低能减轻膜污染;膜组件用作MEC-AnMBR反应器阴极，可以使膜组件上的负电荷累积，增加膜组件与泥垢之间的静电斥力，也能减轻膜污染;此外，微生物电解池(MEC)对阴极厌氧产甲烷具有明显的促进作用，使得甲烷产量明显高于传统厌氧膜生物反应器(AnMBR)。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是:提供了一种超声+碱预处理—微生物电解池耦合厌氧膜生物反应器协同进行剩余污泥减量的装置。通过超声+碱联合处理剩余污泥，破坏污泥絮体及细胞结构，使污泥中被细胞壁所包裹的大部分有机物质释放进入污泥液相，加快剩余污泥的水解速率，污泥破解后溶出的有机物可提高MEC-AnMBR反应器的利用效率。剩余污泥中的EPS可在NaOH溶液中水解，超声辐照也能促进破解反应的作用;碱破坏了对形成污泥絮体结构有重要作用的EPS，并在胞壁与细胞质膜上产生小孔，进一步加强超声对污泥的破解，料液中EPS浓度的降低能在一定程度上减轻膜污染。膜组件用作MEC-AnMBR反应器阴极，可以使膜组件上的负电荷累积，增加膜组件与泥垢之间的静电斥力，也能减轻膜污染。此外，MEC对阴极厌氧产甲烷具有明显的促进作用，外加电场可以加快电子流动速度，促使表面转移电荷能力强的微生物生长，提高微生物的代谢活性，阴极在单位时间内得到电子大幅增加，促进基质直接获得电子生成甲烷，或先利用电子生成H2后，通过H2转化型产甲烷过程生成甲烷，使得甲烷产量明显高于传统AnMBR。
为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：提供一种超声+碱预处理—微生物电解池耦合厌氧膜生物反应器协同剩余污泥减量的装置，所述装置包括污泥投配池，超声装置，超声+碱预处理污泥池，碱池，微生物电解池-厌氧膜生物反应器，出水箱，恒压电源，集气袋，阳极碳毡，阴极膜组件，搅拌器，泥泵a，计量泵，泥泵b，蠕动泵,污泥投配池通过管道与泥泵a连接，泥泵a通过管道与预处理污泥池连接，预处理污泥池所需的超声环境由超声装置提供，搅拌器安装在预处理污泥池中，碱池通过管道与计量泵连接，计量泵通过管道与预处理污泥池连接,预处理污泥池通过管道与泥泵b连接，泥泵b通过管道与微生物电解池-厌氧膜生物反应器连接,微生物电解池-厌氧膜生物反应器的阳极碳毡可拆卸的悬挂于微生物电解池-厌氧膜生物反应器中，阴极膜组件与阳极碳毡正对，阳极碳毡和阴极膜组件通过电线与恒压电源连接，生物电解池-厌氧膜生物反应器顶部设有集气袋，出水由蠕动泵抽至出水箱。
本发明的有益效果在于：
1)与现有技术相比，本实用新型提供的超声+碱预处理装置，能有效破解剩余污泥，释放出污泥胞外和胞内生物有机质，如：SCOD、DNA、蛋白质和多糖等，更有利于厌氧膜生物反应器内生物降解，达到剩余污泥减量的目的;
2)剩余污泥中的EPS可在NaOH溶液中水解，超声辐照也能促进破解反应的进行;碱破坏了对形成污泥絮体结构有重要作用的EPS，并在胞壁与细胞质膜上产生小孔，进一步加强超声对污泥的破解。料液中EPS浓度的降低能在一定程度上减轻膜污染;
3)膜组件用作MEC-AnMBR阴极时，可以使膜组件上的负电荷累积，增加了膜组件与泥垢之间的静电斥力，减轻膜污染;
4)MEC对阴极厌氧产甲烷具有明显的促进作用，外加电场可以加快电子流动速度，促使表面转移电荷能力强的微生物生长，提高微生物的代谢活性，阴极在单位时间内得到电子大幅增加，促进基质直接获得电子生成甲烷，或先利用电子生成H2后，通过H2转化型产甲烷过程生成甲烷，使得甲烷产量明显高于传统AnMBR。