公布日：2022.04.12
申請日：2021.12.30
分類號：C02F3/00(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置和污水處理方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。它包括電化學(xué)厭氧反應(yīng)器，電化學(xué)厭氧反應(yīng)器包括反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)區(qū)的進(jìn)水端設(shè)有第一進(jìn)水口、出水端設(shè)有出水口；所述反應(yīng)區(qū)中設(shè)有管式電極，管式電極的一端密封，另一端設(shè)有開口并朝下設(shè)置；所述第一進(jìn)水口設(shè)于管式電極內(nèi)密封的一端。本發(fā)明能夠使污水在電化學(xué)厭氧反應(yīng)器中充分反應(yīng)，有效去除污水中的污泥VS和提高甲烷產(chǎn)率。
權(quán)利要求書
1.一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，其特征在于，包括電化學(xué)厭氧反應(yīng)器(200)，電化學(xué)厭氧反應(yīng)器(200)包括反應(yīng)區(qū)(210)，反應(yīng)區(qū)(210)的進(jìn)水端設(shè)有第一進(jìn)水口(111)、出水端設(shè)有出水口；所述反應(yīng)區(qū)(210)中設(shè)有管式電極，管式電極的一端密封，另一端設(shè)有開口并朝下設(shè)置；所述第一進(jìn)水口(111)設(shè)于管式電極內(nèi)密封的一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，其特征在于，所述開口處設(shè)有導(dǎo)流板(400)，導(dǎo)流板(400)包括導(dǎo)流面(410)，導(dǎo)流面(410)在管式電極軸心向外的方向上高度逐漸降低，用于將管式電極內(nèi)的污水導(dǎo)向反應(yīng)區(qū)(210)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，其特征在于，所述管式電極包括管式Fe電極(320)和柱狀C電極(310)，柱狀C電極(310)設(shè)于管式Fe電極(320)中并與其同軸設(shè)置；還包括電源(600)，電源(600)的正極與管式Fe電極(320)相連，電源(600)的負(fù)極與柱狀C電極(310)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，其特征在于，所述第一進(jìn)水口(111)的進(jìn)水方向沿管式Fe電極的切線方向水平設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，其特征在于，所述管式電極包括中心管、鐵屑和炭；鐵屑和炭混合填充于中心管中，中心管的底部開口處設(shè)有篩網(wǎng)，篩網(wǎng)用于束縛鐵屑和炭；鐵屑和炭的質(zhì)量比例為(2-4)：1；鐵屑的粒徑為16目-35目，炭的粒徑為8目-16目。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，其特征在于，所述管式電極的長度為電化學(xué)厭氧反應(yīng)器(200)有效高度的30％-40％，管式電極的直徑為電化學(xué)厭氧反應(yīng)器(200)直徑的20％-25％，管式電極插入的最低位置為電化學(xué)厭氧反應(yīng)器(200)有效高度頂端1/2處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，其特征在于，所述出水口包括第一出水口(211)和第二出水口(212)；所述第二出水口(212)通過回流管(220)連通至管式電極中，回流管(220)上設(shè)有回流泵(230)；回流管(220)的出水端設(shè)有第二進(jìn)水口(221)，第二進(jìn)水口(221)設(shè)于管式電極內(nèi)密封的一端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，其特征在于，還包括進(jìn)水箱(100)、出水箱(700)和堿液吸收箱(500)；所述進(jìn)水箱(100)通過進(jìn)水管(110)連接至第一進(jìn)水口(111)，進(jìn)水管(110)上設(shè)有進(jìn)水泵(120)；所述出水箱(700)通過出水管(250)連接至第一出水口(211)；所述堿液吸收箱(500)通過集氣管(240)連通至電化學(xué)厭氧反應(yīng)器(200)頂部。
9.污水處理方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-8任一項所述的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，將管式電極放入電化學(xué)厭氧反應(yīng)器(200)中并固定，通入污水，對管式電極施加0-1.5V的直流電壓，出水。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污水處理方法，其特征在于，所述管式電極包括管式Fe電極(320)和柱狀C電極(310)，柱狀C電極(310)設(shè)于管式Fe電極(320)中并與其同軸設(shè)置；所述柱狀C電極(310)包括石墨棒電極，其制備方法為：將石墨棒在丙酮中浸泡10h-12h，然后用蒸餾水清洗去除殘余有機(jī)溶劑，經(jīng)烘箱中烘干20h-30h后在400℃-500℃的馬弗爐中燒30min-40min，取出備用；或所述管式電極包括中心管、鐵屑和焦炭，鐵屑和焦炭混合填充于中心管中，中心管的底部開口處設(shè)有篩網(wǎng)，篩網(wǎng)用于束縛鐵屑和焦炭；所述鐵屑先用H2SO4清洗，再用HCl進(jìn)行活化后與焦炭混合填充于中心管中，然后再裝入電化學(xué)厭氧反應(yīng)器(200)中。
發(fā)明內(nèi)容
1.要解決的問題
針對現(xiàn)有技術(shù)中的厭氧反應(yīng)器難以啟動，對污水中污泥VS的去除率和甲烷產(chǎn)率較低的問題，本發(fā)明提供一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置和污水處理方法；通過在電化學(xué)厭氧反應(yīng)器中設(shè)置特定的管式電極，在污水處理過程中對其施加電壓，能夠有效解決上述問題。
2.技術(shù)方案
為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
本發(fā)明的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，其包括電化學(xué)厭氧反應(yīng)器，電化學(xué)厭氧反應(yīng)器包括反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)區(qū)的進(jìn)水端設(shè)有第一進(jìn)水口、出水端設(shè)有出水口；所述反應(yīng)區(qū)中設(shè)有管式電極，管式電極的一端密封，另一端設(shè)有開口并朝下設(shè)置；所述第一進(jìn)水口設(shè)于管式電極內(nèi)密封的一端。
優(yōu)選地，所述開口處設(shè)有導(dǎo)流板，導(dǎo)流板包括導(dǎo)流面，導(dǎo)流面在管式電極軸心向外的方向上高度逐漸降低，用于將管式電極內(nèi)的污水導(dǎo)向反應(yīng)區(qū)。
優(yōu)選地，所述管式電極包括管式Fe電極和柱狀C電極，柱狀C電極設(shè)于管式Fe電極中并與其同軸設(shè)置；還包括電源，電源的正極與管式Fe電極相連，電源的負(fù)極與柱狀C電極相連。柱狀C電極優(yōu)選使用石墨棒電極，石墨棒電極外包裹含有石墨成分的碳?xì)帧?/span>
將零價鐵電極置于電化學(xué)厭氧反應(yīng)器中，一方面，零價鐵可顯著降低厭氧反應(yīng)器中的氧化還原電位，防止反應(yīng)器酸化，促進(jìn)厭氧還原氛圍，有助于厭氧微生物的生長；另一方面，零價鐵緩慢釋放的Fe2+，可有效壓縮反應(yīng)器中污泥的雙電層，降低電動電勢。所述電源優(yōu)選使用直流穩(wěn)壓電源，能夠通過促進(jìn)零價鐵電極表面離子的遷移速度來強(qiáng)化表面反應(yīng)。因此，當(dāng)外加電壓施加在零價鐵電極時，會強(qiáng)化零價鐵表面的反應(yīng)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)零價鐵的反應(yīng)速度，有效地解決零價鐵電極的鈍化和板結(jié)問題；同時適當(dāng)?shù)碾妶龃碳つ軌虼龠M(jìn)微生物的代謝，從而能夠?qū)е赂叩纳锾幚砟芰Α?/span>
優(yōu)選地，所述第一進(jìn)水口的進(jìn)水方向沿管式Fe電極的切線方向水平設(shè)置。本發(fā)明的進(jìn)水管可沿切線方向從管式電極頂部進(jìn)入，旋流布水的當(dāng)時能夠使得進(jìn)水方向沿管式電極切線方向進(jìn)入，并在管式電極內(nèi)沿其內(nèi)壁螺旋向下旋流，使電極、污水和顆粒污泥三者充分混合活化，增加裝置的處理效率。通過向管式電極中插入MLSS監(jiān)測儀，控制空心鐵電極內(nèi)部的污泥濃度，當(dāng)MLSS監(jiān)測儀數(shù)值高于設(shè)定值時，自動關(guān)閉外接電源，快速啟動過程結(jié)束；當(dāng)MLSS監(jiān)測儀數(shù)值低于設(shè)定值時，可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)水與接種污泥流量比，直流電源電流值等參數(shù)，改變反應(yīng)器內(nèi)的厭氧環(huán)境，促使反應(yīng)器快速達(dá)到處理效果。
優(yōu)選地，所述管式電極包括中心管、鐵屑和炭；鐵屑和炭混合填充于中心管中，中心管的底部開口處設(shè)有篩網(wǎng)，篩網(wǎng)用于束縛鐵屑和炭，防止鐵屑和焦炭流失；鐵屑和炭的質(zhì)量比例為(2-4)：1；鐵屑的粒徑為16目-35目，炭的粒徑為8目-16目。利用進(jìn)水的旋流作用，不斷攪動鐵屑和炭的混合物和接種污泥，可以構(gòu)成成千上萬個微電池，純鐵為陽極，炭和碳化鐵及雜質(zhì)則為陰極，可以與接種污泥不斷發(fā)生原電池反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)富集、物理吸附及氫氧化鐵的混凝作用，顆粒污泥形成過程大大加快。
優(yōu)選地，所述管式電極的長度為電化學(xué)厭氧反應(yīng)器有效高度的30％-40％，管式電極的直徑為電化學(xué)厭氧反應(yīng)器直徑的20％-25％，管式電極插入的最低位置為電化學(xué)厭氧反應(yīng)器有效高度1/2處。
優(yōu)選地，所述出水口包括第一出水口和第二出水口；所述第二出水口通過回流管連通至管式電極中，回流管上設(shè)有回流泵；回流管的出水端設(shè)有第二進(jìn)水口，第二進(jìn)水口設(shè)于管式電極內(nèi)密封的一端。
優(yōu)選地，還包括進(jìn)水箱、出水箱和堿液吸收箱；所述進(jìn)水箱通過進(jìn)水管連接至第一進(jìn)水口，進(jìn)水管上設(shè)有進(jìn)水泵；所述出水箱通過出水管連接至第一出水口；所述堿液吸收箱通過集氣管連通至電化學(xué)厭氧反應(yīng)器頂部。
本發(fā)明的污水處理方法，基于本發(fā)明中所述的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，將管式電極放入電化學(xué)厭氧反應(yīng)器中并固定，通入污水，對管式電極施加0-1.5V的直流電壓，出水�？色@得較高的裝置啟動成功率：接種污泥經(jīng)外置電化學(xué)激活裝置反應(yīng)后，導(dǎo)入?yún)捬醴磻?yīng)器培養(yǎng)，可大大提高污泥活性，保證裝置啟動成功率；較少的接種污泥投加量：經(jīng)激活后的接種污泥活性較高，生長速率大，與常規(guī)接種方法所需的種泥相比，初始種泥投加量減少；無需顆粒污泥接種：可以使用更易獲得的電化學(xué)厭氧反應(yīng)器絮狀污泥，經(jīng)絮凝、激活后作為接種污泥，節(jié)約運行成本。
優(yōu)選地，所述管式電極包括管式Fe電極和柱狀C電極，柱狀C電極設(shè)于管式Fe電極中并與其同軸設(shè)置；所述柱狀C電極包括石墨棒電極，其制備方法為：將石墨棒在丙酮中浸泡10h-12h，然后用蒸餾水清洗去除殘余有機(jī)溶劑，經(jīng)烘箱中烘干20h-30h后在400℃-500℃的馬弗爐中燒30min-40min，取出備用。
優(yōu)選地，所述管式電極包括中心管、鐵屑和焦炭，鐵屑和焦炭混合填充于中心管中，中心管的底部開口處設(shè)有篩網(wǎng)，篩網(wǎng)用于束縛鐵屑和焦炭；所述鐵屑先用H2SO4清洗，再用HCl進(jìn)行活化后與焦炭混合填充于中心管中，然后再裝入電化學(xué)厭氧反應(yīng)器中。
3.有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：(1)本發(fā)明的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，污水從第一進(jìn)水口進(jìn)入后能在管式電極內(nèi)沿管式電極內(nèi)壁螺旋向下旋流，充分與活化的顆粒污泥攪拌混合，混合液到達(dá)管式電極底部時被向上折流進(jìn)入反應(yīng)區(qū)進(jìn)一步反應(yīng)；本發(fā)明通過改變污水的進(jìn)水方式及流動方式，使污水在電化學(xué)厭氧反應(yīng)器中充分反應(yīng)，能夠有效去除污水中的污泥VS和提高甲烷產(chǎn)率。
(2)本發(fā)明的污水處理方法，基于本發(fā)明中所述的一種厭氧反應(yīng)污水處理裝置，能夠獲得較高的裝置啟動成功率、較少的接種污泥投加量，無需顆粒污泥接種。
（發(fā)明人：姜筆存;盛瑾錦;于偉華;吳江濤;曲艷南;盧正輝;談?wù)停?/span>
