公布日：2023.04.04
申請(qǐng)日：2022.11.15
分類號(hào)：C02F3/34(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F1/467(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F103/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及污水深度處理領(lǐng)域，具體涉及一種電強(qiáng)化生物反應(yīng)器和處理廢水中COD和TN的方法。電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置包括電強(qiáng)化生物反應(yīng)器、流體輸送部件和電源部件；電強(qiáng)化生物反應(yīng)器包括池體、電極、生物填料、曝氣裝置、管道、支撐裝置，其中池體由上至下，依次設(shè)置好氧區(qū)、曝氣區(qū)和水解酸化區(qū)，曝氣裝置設(shè)置在曝氣區(qū)，電極分別設(shè)置在好氧區(qū)和水解酸化區(qū)的池體內(nèi)壁上，生物填料設(shè)置在電極內(nèi)側(cè)，與電極緊密相接。采用電強(qiáng)化生物反應(yīng)器處理廢水中COD和TN的方法，廢水從電強(qiáng)化生物反應(yīng)器底部進(jìn)入，依次經(jīng)過(guò)水解酸化區(qū)、曝氣區(qū)、好氧區(qū)，在水解酸化區(qū)完成反硝化脫氮和大分子有機(jī)物的分解，在好氧區(qū)完成硝化反應(yīng)和有機(jī)物降解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢水中COD和TN的深度去除。
權(quán)利要求書
1.一種電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置，其特征在于，電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置包括電強(qiáng)化生物反應(yīng)器、流體輸送部件和電源部件；所述電強(qiáng)化生物反應(yīng)器包括池體(1)、電極(2)、生物填料(3)、曝氣裝置(7)、管道(8)、支撐裝置(9)，其中池體(1)由上至下，依次設(shè)置好氧區(qū)、曝氣區(qū)和水解酸化區(qū)，所述曝氣裝置(7)設(shè)置在曝氣區(qū)，所述電極(2)分別設(shè)置在好氧區(qū)和水解酸化區(qū)的池體(1)內(nèi)壁上，所述生物填料(3)設(shè)置在電極(2)內(nèi)側(cè)，與電極(2)緊密相接；所述支撐裝置(9)分別位于水解酸化區(qū)生物填料和好氧區(qū)生物填料的底部，用于支撐生物填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置，其特征在于，所述流體輸送部件包括出水管(10)、進(jìn)水管(11)、回流液出水管(12)，其中進(jìn)水管(11)設(shè)置在池體(1)底部；出水管(10)設(shè)置在池體(1)頂部；回流液出水管(12)設(shè)置在池體(1)頂部，與進(jìn)水管(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置，其特征在于，所述電源部件包括連接電源(6)負(fù)極的電極導(dǎo)線(4)、連接電源(6)正極的電極導(dǎo)線(5)、電源(6)，其中電極導(dǎo)線(4)與水解酸化區(qū)電極(2)連接，另一端延伸至池體(1)外與電源(6)連接，電極導(dǎo)線(5)與好氧區(qū)電極(2)連接，另一端延伸至池體(1)外與電源(6)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置，其特征在于，好氧區(qū)與水解酸化區(qū)的高度比為1-3:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置，其特征在于，所述電極(2)為圓環(huán)形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生物填料(3)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置，其特征在于，所述曝氣裝置(7)通過(guò)管道(8)連接曝氣頭，管道(8)與空氣泵連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置，其特征在于，回流液出水管(12)上設(shè)置用于回流的回流泵(13)。
8.一種采用權(quán)利要求1所述的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置處理廢水中COD和TN的方法，其特征在于，工業(yè)園區(qū)污水廠生化廢水從電強(qiáng)化生物反應(yīng)器底部進(jìn)入，依次經(jīng)過(guò)水解酸化區(qū)、曝氣區(qū)、好氧區(qū)，在水解酸化區(qū)完成反硝化脫氮和大分子有機(jī)物的分解，在好氧區(qū)完成硝化反應(yīng)和有機(jī)物降解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢水中COD和TN的深度去除。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置處理廢水中COD和TN的方法，其特征在于，所述廢水COD為50-250mg/L，TN為10-100mg/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置處理廢水中COD和TN的方法，其特征在于，工藝條件為：好氧區(qū)廢水停留時(shí)間4-10h，水解酸化區(qū)廢水停留時(shí)間2-5h，氣液比體積比2-8:1，外加電壓0.5-6V。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)脫氮、COD去除率低的難題，提供一種電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置和深度處理廢水中COD和TN的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置，包括電強(qiáng)化生物反應(yīng)器、流體輸送部件和電源部件；所述電強(qiáng)化生物反應(yīng)器包括池體、電極、生物填料、曝氣裝置、管道、支撐裝置，其中池體由上至下，依次設(shè)置好氧區(qū)、曝氣區(qū)和水解酸化區(qū)，所述曝氣裝置設(shè)置在曝氣區(qū)，所述電極分別設(shè)置在好氧區(qū)與水解酸化區(qū)的池體內(nèi)壁上，所述生物填料設(shè)置在電極內(nèi)側(cè)，與電極緊密相接；所述支撐裝置分別位于水解酸化區(qū)生物填料和好氧區(qū)生物填料的底部，為圓環(huán)形板，用于支撐填料。
所述流體輸送部件包括出水管、進(jìn)水管、回流液出水管，其中進(jìn)水管設(shè)置在池體底部；出水管設(shè)置在池體頂部；回流液出水管設(shè)置在池體頂部，與進(jìn)水管連接。
所述電源部件包括連接電源負(fù)極的電極導(dǎo)線、連接電源正極的電極導(dǎo)線、電源，其中連接電源負(fù)極的電極導(dǎo)線與水解酸化區(qū)電極連接，另一端延伸至池體外與電源連接，連接電源正極的電極導(dǎo)線與好氧區(qū)電極連接，另一端延伸至池體外與電源連接。
所述好氧區(qū)與水解酸化區(qū)的高度比為1-3:1。
所述電極為圓環(huán)形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，圓環(huán)直徑為8-10cm。
生物填料為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，生物填料厚度為2-5cm。
所述電極為導(dǎo)電材料，選自不銹鋼316或鈦材，導(dǎo)電材料的直徑為0.5-2mm；
所述生物填料為碳纖導(dǎo)電PPS，導(dǎo)電聚氨酯中的一種或兩種填充而成，優(yōu)選地，生物填料為導(dǎo)電聚氨酯。
所述連接電源負(fù)極的電極導(dǎo)線、連接電源正極的電極導(dǎo)線材料均為不銹鋼316或鈦材，直徑為1-3mm。
所述電源為本領(lǐng)域通常使用的各種電源，優(yōu)選為直流電源。
所述曝氣裝置通過(guò)管道連接曝氣頭，管道與空氣泵連接。
回流液出水管上設(shè)置用于回流的回流泵，回流比1-4:1。
所述生物填料上附著功能微生物為好氧區(qū)馴化適合高電位的氧化型微生物，如Candidatus(聚糖菌屬)，pseudomonas(假單胞菌屬)、bacillus(芽孢桿菌屬)；水解酸化區(qū)馴化適合低電位的脫氮微生物，如Thauera(陶厄氏菌屬)、pseudomonas(假單胞菌屬)、comamonas(叢毛單胞菌屬)。
一種采用所述電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置處理廢水中COD和TN的方法，工業(yè)園區(qū)污水廠生化廢水從電強(qiáng)化生物反應(yīng)器底部進(jìn)入，依次經(jīng)過(guò)水解酸化區(qū)、曝氣區(qū)、好氧區(qū)，在水解酸化區(qū)完成反硝化脫氮和大分子有機(jī)物的分解，在好氧區(qū)完成硝化反應(yīng)和有機(jī)物降解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢水中COD和TN的深度去除。
所述廢水COD為50-250mg/L，TN為10-100mg/L；
優(yōu)選地，所述廢水COD為180-230mg/L，TN為10-70mg/L；
所述工藝條件為：好氧區(qū)廢水停留時(shí)間4-10h，水解酸化區(qū)廢水停留時(shí)間2-5h，氣液體積比為2-8:1(L/L)，外加電壓0.5-6V。
優(yōu)選地，工藝條件為：好氧區(qū)廢水停留時(shí)間5-10h，水解酸化區(qū)廢水停留時(shí)間2-5h，氣液體積比4-7:1(L/L)，外加電壓2-6V。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：
1、本發(fā)明裝置好氧區(qū)和水解酸化區(qū)兩個(gè)區(qū)域?yàn)閺U水處理的不同功能區(qū)，將電極引入功能區(qū)，電源正極接入好氧區(qū)，負(fù)極接入水解酸化區(qū)，分別強(qiáng)化陰極、陽(yáng)極的電位，使與兩極相接觸的生物填料在正、負(fù)電位下富集適合各區(qū)的功能微生物(好氧區(qū)馴化適合高電位的氧化型微生物，如Candidatus(聚糖菌屬)，pseudomonas(假單胞菌屬)、bacillus(芽孢桿菌屬)；水解酸化區(qū)馴化適合低電位的脫氮微生物，如Thauera(陶厄氏菌屬)、pseudomonas(假單胞菌屬)、comamonas(叢毛單胞菌屬))，整體系統(tǒng)強(qiáng)化氧化還原反應(yīng)，可以達(dá)到更好降解COD、脫氮的效果。
2、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)脫氮、COD去除率低的難題，提供一種電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置和廢水處理方法，通過(guò)使用本發(fā)明的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置，將電極與生物填料結(jié)合，使各功能區(qū)的填料帶有正、負(fù)電荷，富集功能微生物的同時(shí)，在電極和生物填料的表面也能夠發(fā)生氧化還原作用，使出水總氮降至1-10mg/L以下，COD降至15-50mg/L以下，可以有效解決傳統(tǒng)生化法處理工業(yè)廢水不達(dá)標(biāo)的難題。
3、本發(fā)明廢水從電強(qiáng)化生物反應(yīng)器底部進(jìn)入水解酸化區(qū)，在較低的氧化還原電位下，陰極微生物能快速進(jìn)行反硝化脫氮，硝態(tài)氮被還原生成氮?dú)�，同時(shí)反硝化作用會(huì)消耗有機(jī)物，使廢水COD降低，另外，部分有機(jī)物在較低的氧化電位下發(fā)生水解反應(yīng)，使廢水的可生化性提高；廢水向上流經(jīng)曝氣區(qū)進(jìn)入好氧區(qū)，附著在生物填料上的功能微生物(好氧區(qū)馴化適合高電位的氧化型微生物，水解酸化區(qū)馴化適合低電位的脫氮微生物)截留吸附有機(jī)物，陽(yáng)極微生物氧化分解有機(jī)物同時(shí)完成硝化反應(yīng)，處理后的水一部分回流進(jìn)行反硝化，一部分作為出水由排出管排出。
4、本發(fā)明的電強(qiáng)化生物反應(yīng)裝置用于廢水生化出水的處理，特別適合工業(yè)園區(qū)污水廠生化廢水的深度處理，例如可以處理醫(yī)藥類生化出水/或印染類生化出水。
（發(fā)明人：孫宇明;馬文靜;姜雪松;胡金玲）
