[发明专利]内置电极-MBR一体式反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种内置电极-MBR一体式反应器，适合处理含难生物降解有机物或者高氨氮废水的一体化装置，属环保技术领域。

背景技术

    膜生物反应器是将高效膜分离技术与生物反应器的生物降解集于一体的生化反应系统，用传统的膜组件代替传统生化处理的二次沉淀池进行泥水分离，具有固液分离效率高，生物量高、产水水质好，处理效率高等特点。传统的MBR工艺在废水处理领域已经得到广泛的应用，但是对于一些难生化降解废水、氨氮含量过高的废水处理还存微生物活性不足、膜污染严重、脱氮效果不佳等缺陷。

    电化学法能快速高效地与废水中污染物质通过获得或者失去电子发生氧化还原反应，使得难降解有机物转化或者降解为小分子或者水和二氧化碳。内置电极于生化反应器内，电极板上挂膜，微电流驯化微生物，使得形成电极膜。培养产生的自养反硝化菌不需要外接碳源，利用电极产生的电化学产物生长。同时，电极还具一定电解催化能力，破坏有机物分子。传统的电极膜反应器内生物量不足，易于流失，去除效率较为低下，抗冲击负荷能力有一定的局限性，电流利用率较低。耦合传统电极生物膜法和MBR工艺，综合了两工艺处理的优点，提升了反应器的生物量，提高了电流效率，关键将电化学反应产生的析氢、析氧、电子迁移等高效的利用于生化反应中。

    因此，内置电极-膜生物反应器的一体式反应装置对于难生物降解、高氨氮废水，具有高效、经济、无二次污染等众多优点而具有广阔的前景。

发明内容

 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种内置电极-MBR一体式反应器。

 本发明的反应装置包括传统MBR的生化反应单元和石墨电极单元。

本发明的原理是：电极的设置形成微电场，电极板上驯化形成高效自养脱氮菌，利用电解产生的氢气作为电子供体，反硝化脱氨；同时电场存在一定程度优化微生物的特性，在利用膜生物反应器的高生物量、高分离特性进行生化降解。

所述内置电极-MBR一体式反应器结构包括：贮水罐、进水泵、自动控制设备、石墨电极板、直流电源、平板膜组件、风机、生化反应器、曝气头、产水泵、膜组件产水；

污水于贮水罐中通过进水泵进入生化反应器中进行生化降解,通过风机供氧由曝气头产生气泡冲刷平板膜组件以减缓膜污染；直流电源通过石墨电极板产生微电场，使得石墨电极板和生化反应器的微生物得以驯化、富集；平板膜组件作为泥水分离屏障通过产水泵得到膜组件产水，整个运行过程由自动控制设备对装置进行有效控制。

本发明的特点在于：

（1）膜分离特性与微电场技术的有效融合，膜组件的存在能使得反应器维持很高的生物量，且专性微生物不容易流失；外加电场存在的情况下，可以激活微生物酶活性，从而提高有机物的去除效率。

（2）利用电极挂膜附着自氧反硝化菌，去除废水中的氨氮，有效解决废水

基质中有机物的不足而导致的脱氮效率低下。

（3）电场作用下可以使得溶液中正负离子的迁移速度加快，传质加强，从而增加与微生物的接触机会；同时电解一定程度上对难降解有机物分子的结构破坏，提高整体的COD 降解效率。

（4）操作简便、电极体系与生化体系的参数可以独立控制，易于调控。

本发明与现有技术相比，具有以下实质性特点和显著优点：

（1）膜组件的存在，保证体系排水过程中，几乎没有生物的流失，反应器可以维持很高的生物量及丰富的生物种群，从而实现对有机物等的高效去除；（2）在外加电场存在的情况下，一定的电流强度能刺激微生物体内的生物酶，可以增强微生物的活性，提高处理效率；电场还能使得溶液中正负离子的迁移速度加快，传质加强，从而增加与微生物的接触机会；同时电解一定程度上对难降解有机物分子的结构破坏，提高整体的COD 降解效率，提高电流利用效率。（3）电极极板数量、间距、电流大小等电极参数和水力停留时间、污泥浓度、膜通量等MBR工艺参数可以根据废水水质及排水要求，独立控制。

附图说明

图1为本发明所述内置电极-MBR工艺一体式反应器装置结构示意图；

 图中：1、贮水罐 2、进水泵 3、自动控制设备 4、石墨电极板 5、直流电源6、平板膜组件 7、风机 8、生化反应器 9、曝气头 10、产水泵 11、膜组件产水。

具体实施方式

本发明的结构包括贮水罐、进水泵、自动控制设备、石墨电极板、直流电源、、膜组件、供氧风机、产水泵。