[实用新型]一种用于水处理的电极生物膜反应装置

说明书

本实用新型公开了一种用于水处理的电极生物膜反应装置，包括外加电源、阳极室、阴极室、设于阳极室的阳极材料、以及设于阴极室的阴极材料，所述外加电源的正极与所述阳极材料相连，外加电源的负极与所述阴极材料相连，所述阳极室与所述阴极室连通且两者之间设有隔膜。本实用新型具有结构简单、经济性好、效率高等优点。

技术领域

本实用新型涉及水处理设备技术领域，尤其涉及一种用于水处理的电极生物膜反应装置。

背景技术

高氯酸盐是一种新型含氧酸根氧化态污染物，易溶于水且性质稳定，在环境中的半衰期可达数十年。目前已在美国、加拿大、韩国、印度、智利和我国的河水、地下水和土壤中都检测出毫克水平的高氯酸盐。自然过程和人类活动均有高氯酸盐的产生，例如烟火制造和燃放、油漆、润滑油、皮革和电镀等生产活动。我国是烟火制造大国，很多烟花爆竹厂家采用高氯酸钾配置烟火，从而增加了高氯酸盐的生产和使用量。在具有“花炮之乡”之称的湖南省某市，部分常年燃放烟花的场地地下水、河流中已检出高氯酸盐平均浓度高达170μg/L，同时在瓶装水及食品(大米、牛奶、酸奶等)、茶叶中均有高氯酸盐检出，高氯酸盐污染问题在我国已经比较普遍。

由于高氯酸盐的非挥发性、高溶解性和强氧化性特点，使它成为微生物新陈代谢的理想电子受体，且微生物新陈代谢具有降解高氯酸速率快、降解彻底、负面影响小等特点，因此，利用微生物还原降解高氯酸盐被认为是修复高氯酸盐污染水体或场地最具前景的技术。利用异养微生物还原修复高氯酸盐需投加有机电子供体，一般利用乙醇和醋酸。此外，简单的挥发性脂肪酸、乳酸、甲醇、木糖、果糖、酵母膏以及淀粉土豆等也被认为是能被高氯酸盐降解菌利用的电子供体。异养微生物还原降解高氯酸盐速度快、效果好，但处理过程中有机物的加入会增加处理费用，且使微生物大量增殖并产生大量的有机代谢副产物，容易对水体造成二次污染，使其应用受到限制。因此更多的研究者把目光转向氢电子供体生物还原高氯酸盐的研究。利用外源供氢生物降解高氯酸盐的研究取得了较好的效果，但外源供氢过程中氢气在水体中的溶解度很小(0.00016g/100gH₂O左右，标准大气压)，对持续降解高氯酸盐产生了一定影响，且氢气易燃易爆炸，在一定程度上给实际应用带来了困难。作为改进，利用生物电化学反应器的阴极电解水原位产氢，为自养微生物提供电子供体还原高氯酸盐的技术成为解决该问题的关键。

目前，电极生物膜反应装置主要是单筒式或板式电极反应器，没有将阳极室与阴极室分隔开，当采用金属阳极时，产生的氧气容易在阴极表面生物膜附近形成好氧环境，导致溶解氧浓度过高不利于高氯酸盐降解微生物的生长代谢；另外，高氯酸盐降解菌群的最适合生长温度为25～38℃，为保证微生物正常生长并进行相应的反应，经常需要外源加热维持反应器温度，针对上述缺陷，需要对电极生物膜反应装置做进一步的研究和改进，以提高微生物降解高氯酸盐的效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、经济性好、效率高的用于水处理的电极生物膜反应装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于水处理的电极生物膜反应装置，包括外加电源、阳极室、阴极室、设于阳极室的阳极材料、以及设于阴极室的阴极材料，所述外加电源的正极与所述阳极材料相连，外加电源的负极与所述阴极材料相连，所述阳极室与所述阴极室连通且两者之间设有隔膜。

作为上述技术方案的进一步改进：所述阳极室和阴极室均包括内外双层结构的筒体，所述内层筒体和外层筒体之间形成加热水流道，所述外层筒体上设有至少两个与所述加热水流道连通的循环水接口，所述阳极材料和阴极材料设于对应的所述内层筒体内。

作为上述技术方案的进一步改进：所述筒体上方设有盖板，所述盖板与所述筒体通过紧固件相连且两者之间设有环形密封垫。

作为上述技术方案的进一步改进：所述外层筒体上设有至少一个与内层筒体连通的取样口，所述盖板上设有与内层筒体连通的温度和pH探头接入口。