[发明专利]一种三维电化学偶联三维电生物污水处理装置

说明书

本发明公开了一种三维电化学偶联三维电生物污水处理装置，该装置包括：本体、外置电源及空压机，本体由至少一个三维电化学反应器和至少一个三维电生物反应器串联组成。每个三维电化学或三维电生物反应器包括至少两个反应室和一个布气排渣室，反应室之间被中间隔板分隔，反应室内设有垂直平行排列的电极板，并联连接到外置电源上。三维电化学反应器的电极板之间填充负载催化剂的粒子电极，三维电生物反应器电极板之间填充挂载微生物的填料。本体前端设置进水口，末端设置出水口，各反应室之间通过下端的布气排渣室实现水相的连通，各反应器之间通过相互之间的溢流口进行水相的联通。本发明结构简单、操作简便，污水处理效率高、产泥量少。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种三维电化学偶联三维电生物污水处理装置,旨在利用该装置高效处理高浓度难降解有机废水。

背景技术

目前国内大量的高浓度和难降解工业废水的治理问题成为环境领域亟待解决的重大问题，这些高浓度难降解的工业废水有机物浓度高，可生化性差，成分复杂，含有生物致毒物质，常规的物化和生化处理方法具有比较大的局限性。

电化学水处理技术是一种高级氧化技术，在电化学反应装置内，利用外加电场的场能，降解污染物质，处理效果好，废渣少，水力停留时间短，具有广谱适应性和广阔的应用前景，成为目前国内外污染控制领域的研究热点之一。三维电化学技术是在传统的二维电化学反应器中填充粒子电极构成，其作用机理包括直接作用和间接作用。直接作用是在电极表面进行的电化学氧化和还原反应，包括正负主电极表面和所有粒子电极表面。间接作用是指体系在电场作用下引发的自由基的氧化作用，包括，HO₂^-·，O·,H·,O₂^-·, O₃^-·，等。这些自由基与废水中有机物反应，生成不稳定的有机物自由基R·等,从而引发大量的自由基链式反应，将有机污染物逐步彻底氧化分解为CO₂和H₂O。众多的粒子电极在极大增强直接作用和间接作用的同时，缩短了传质距离，改善了传质效果，从而提高了电流效率和污染物降解效果。

目前传统的生物反应器将有机物生物降解、硝化、反硝化作用分别安排在不同的反应器中，因而造成反应器系统复杂，能耗较大且运行管理不便，且传统生物反应器的微生物浓度和活性不足，污染物降解效率相对较低。三维电生物反应器是在同一反应器内同时实现微生物降解、硝化和反硝化作用。在物理吸附和电场吸附的共同作用下，负载于载体表面的微生物数量极大增多，同时具有多孔微观结构的活性炭等载体填料在为微生物提供碳源的同时，为微生物的生长和降解作用提供丰富的微生态环境，有利于好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌在同一反应器中的不同微环境中生存和发挥不同的污染降解作用。具有高浓度和高活性微生物的三维电生物反应器具有强大的污染降解能力, 同时能避免污泥膨胀现象的产生。微电场条件在加速微生物生化反应的电子传递速率的同时能在电极表面同时产生原子态氢和氧，实现同步硝化和反硝化作用。

但是，目前三维电化学电生物技术的实际工程应用还很少，设备投资高，运行费用高，没有成熟的设备和工艺，要大规模运用三维电技术还需要在反应装置结构、粒子电极材料性质、催化剂种类性质、运行工艺条件等方面开展大量的基础研究工作和工程实践。

发明内容

本发明针对高浓度难降解有机废水的治理问题，克服现有技术的不足，提供一种处理效率高、结构简约、操作简单、易于维护和自动化控制的三维电化学偶联三维电生物反应的污水处理装置。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种三维电化学偶联三维电生物污水处理装置，特点在于该装置包括：本体、外置电源及空压机，所述本体由至少一个三维电化学反应器和至少一个三维电生物反应器串联而成，本体前端设置进水口，末端设置出水口，所述串联的三维电化学反应器和三维电生物反应器彼此通过自身的溢流口实现之间水相的联通，其中：