[发明专利]一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置

说明书

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置。

背景技术

污水处理技术领域中，厌氧生物处理工艺因具有容积负荷率高、剩余污泥少、动力消耗少、生物脱毒作用和改善废水可生化性等优点而得到广泛的推广应用。其中，目前应用最广泛、技术最成熟的高效厌氧反应器是上流式厌氧污泥床反应器(UASB)。然而，随着社会工业化进程的加快，工业废水的排放量及种类日益增加，废水处理需求随之增大。在UASB体系中，可实现硝基芳香族化合物、氯代有机物等难降解氧化态污染物的还原降解。然而，应用于含难降解氧化态污染物还原预处理的UASB系统存在启动时间长、系统易酸化、还原速率低、电子供体消耗量大等问题，其应用受到了很大的局限。

近年来，生物电化学体系(Bioelectrochemical system，BES)因其出众的污水处理效率及能够同时回收污水中能源的特性，被国内外研究者广泛应用于污水处理领域。研究发现，利用BES阴极电位可调控的特性，BES阴极区域的还原反应可定向发生，因此BES系统可达到较传统UASB更高的还原效率，并可减少共基质的消耗量。

常规BES多为双室型生物电化学反应器，存在的主要问题是阴阳两极距离较大，导致反应器内阻增加，影响反应器的性能；购买及维护用于分隔阴阳两个电极室的离子交换膜成本较高。此外，如若进一步放大反应器，则阴阳极距离进一步增大，不利于质子和电子传递，且内阻增加，不利影响更加显著；同时大规模的使用离子交换膜将进一步增加反应器构建成本。这些因素极大地限制了双室型BES的扩大化及工程化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置，将BES技术直接引入成熟的UASB系统，构建电增强上流式厌氧污泥床反应装置(UASB-BES)，以期实现难降解工业废水的强化还原预处理。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置，其特征在于：包括UASB和电极组，电极组包括电极上部支架、电极下部支架和N个电极，N≥1，电极组置于UASB的污泥反应区，N个电极之间其顶部通过电极上部支架连接固定，底部通过电极下部支架连接固定，电极下部支架固定在UASB底部。

上述UASB外壁还设有电极导线出口，电极组的导线从电极导线出口伸出。

上述电极的阳极材料为装载铁刨花的圆筒状钛篮，阴极材料为包裹石墨毡的圆筒状304不锈钢网，阳极材料插入圆筒状阴极材料内；电极组中的电极排布方式为直线形或环形。

上述电极组中的电极排布方式优选环形排布。

上述电极上部支架和电极下部支架均不导电。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)本发明所述的反应装置内，厌氧生物还原过程经由电场强化，具有高效性和定向性，有效避免了中间有毒代谢产物的积累，提高了厌氧处理效率。

(2)本发明所述的反应装置以成熟的UASB技术为基础进行改进，直接引入电化学控制系统，改进后的反应装置具有结构紧凑、安装使用维修方便、成本低、易于工程放大的特点，对目前已有的UASB处理工艺进行升级改造具有深远的意义。

(3)本发明优选采用环形电极排布方式，不仅维持了污泥床内电极的装填密度，而且保证了电极与污泥的充分接触，有利于电极与电极表面微生物之间的电子传递。

附图说明

图1为本发明电增强上流式厌氧污泥床反应装置的整体示意图。

图2为本发明实施例一的电极排布示意图。

图3为实施例一的废水处理效果图。

图4为本发明实施例二的电极排布示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本发明的一种电增强上流式厌氧污泥床反应装置(UASB-BES)，在传统的UASB基础上进行改进，包括UASB、电极组12，电极组12包括电极上部支架6、电极下部支架7和电极14，UASB包括反应器筒体1、出水溢流口2、出水口3、三相分离器4、三相分离器支架5、气体排放口8、回流溢流口9、回流口10、第一取样口11、第二取样口14、布水器15、进水口16。

实施例一