[发明专利]生物催化电解-厌氧水解酸化耦合强化难降解废水处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种难降解废水处理装置，具体涉及一种生物催化电解-厌氧水解酸化耦合强化难降解废水处理装置。

背景技术

近年来，随着石油化工、塑料、合成纤维、印染等行业的迅速发展，各种含有大量难生物降解性有机污染物的废水相应增多，它们进入水体给环境造成了严重的污染。难降解有机工业废水治理是长期以来环境工程界面临的难题。虽然生物处理工艺是公认的处理有机废水的有效技术方法，但是，高浓度难降解工业废水的生物处理过程却面临着生物转化效率低下、有效的工艺及设备缺乏和稳定运行困难的挑战。

20世纪90年代以来，环境工程界逐渐开始认识到水解酸化过程对难降解废水处理有着相当的优势。水解酸化过程主要是利用水解和产酸发酵微生物将水中的固体、大分子和不易生物转化的有机物分解为易于生物降解的小分子有机物。经过水解酸化作用，废水的可生化性可以得到较大改善，进入后续工艺单元后可获得较好的处理效果。但是，采用水解酸化工艺对难降解废水进行“生物预处理”的最大局限性在于微生物对毒性、抑制物浓度、酸碱度等存在一定的耐受范围，超出此极限的水质难以直接进入水解酸化系统。而且，水解酸化体系碱度往往较低，缓冲能力不强，经常出现有机酸积累和酸抑制等现象，使系统运行失稳甚至恶化。

综上所述，传统厌氧水解酸化系统存在的弊端包括：(1)生物转化率低下，因此有必要改进工艺，提高污染物处理效率；(2)厌氧水解酸化微生物对污染物浓度的耐受程度有限，因此难以处理高浓度有机废水，并且对于低浓度的污染物也很难进一步去除；(3)水解酸化系统存在有机酸积累现象，从而会抑制微生物活性，影响污染物去除。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有厌氧水解酸化系统存在生物转化率低下、厌氧水解酸化微生物对污染物浓度的耐受程度有限和水解酸化系统存在有机酸积累现象的问题，进而提供一种生物催化电解-厌氧水解酸化耦合强化难降解废水处理装置。

本发明的技术方案是：生物催化电解-厌氧水解酸化耦合强化难降解废水处理装置包括污水进水管、污水出水管、反应器、五个水解酸化折流板、阴极、阳极和参比电极，五个水解酸化折流板均匀竖直设置在反应器内，且水解酸化折流板的上沿低于反应器的上沿，五个水解酸化折流板将反应器的内腔由左至右依次分成六个格室，第一格室至第五格室为水解酸化室，第六格室为沉淀室，污水进水管设置在第一格室左侧的上部，污水出水管设置在第六格室右侧的中部，每个格室均包括格室上盖、放空管、集气管、挡板和两个电极吊杆，挡板固装在格室上盖的下端面上，格室上盖盖装在相应的格室上端，伸向格室内的挡板将格室内腔分成下向流导流区和上向流反应区，挡板的左侧上部并列开有两个吊杆支撑孔突出端，挡板的右侧上部并列开有两个吊杆支撑孔凹陷端，每个吊杆支撑孔突出端与每个吊杆支撑孔凹陷端的位置相对应，每个电极吊杆均设置在相邻两个挡板的吊杆支撑孔突出端与吊杆支撑孔凹陷端之间，阳极和阴极由上至下设置在待检测格室内，阳极和阴极均通过吊绳吊挂在电极吊杆上，每个格室的底部均设有一个放空管，且放空管与格室内腔相连通，每个格室的格室上盖上均设有一个集气管，且集气管与格室内腔相连通，格室的侧壁由上至下依次开有多个取样口，在与取样口相对一侧的格室侧壁上开有参比电极插入口，且参比电极插入口位于阳极和阴极之间，参比电极插装在待检测格室上的参比电极插入口内。

本发明与现有技术相比具有以下效果：1.本发明的生物电化学微生物利用的底物具有多样性，可以适应多种水质要求，尤其是阴极可以将多种还原性有毒污染物定向转化去除，有效的提高了生物的转化率；2.本发明的生物催化电解过程具有高效性和定向性，有效避免中间有毒代谢产物的积累，并促进有机物的高效去除；3.本发明的生物催化电解系统的生物阳极能够高效利用有机挥发酸，从而避免系统中酸度的积累；4.本发明的生物催化电解系统与传统的电化学系统相比，成本大大降低。5.本发明将生物电催化引入水解酸化过程，可以强化废水解毒、解除抑制等环节，有望进一步提高废水的处理效果。6.本发明将生物催化电解引入水解酸化过程可以有效地控制反应器酸化发生，水解酸化积累的挥发酸成为生物电催化阳极微生物保持电化学活性必不可少的碳源，如此可避免挥发酸的积累，有利于水解酸化反应向正向进行。7.本发明将电极区置于上部，并采用阳极在上，阴极在下的排布方式，既充分发挥了水解酸化的作用，又有效的发挥了阴极的强化作用，同时对生物阳极起到了保护作用；8.本发明阳极和阴极间采用无隔膜设置，可以促进物质的传递，减小反应装置的内阻，有效平衡阳极质子的积累，防止pH梯度。

通过以下实验来证明本发明的发明效果：