专利名称：电解-生物厌氧反应器及其工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种电解-生物厌氧反应器及其工艺。
背景技术：
随着国民经济的快速发展，我国食品、制革、医药化工等行业产生大量的含高浓度 有机物和硫酸盐的废水，处理难度大，给环境带来日趋严重的影响。传统的厌氧生物处理方 法中，硫酸盐往往做为电子受体被硫酸盐还原菌还原为硫化物(包括H2S、 HS—、 S2—) [1]，而高 浓度的硫化物会带来毒性、腐蚀性、恶臭和高耗氧量等一系列问题，排放受到了国家标准的 严格限制，其非竞争性抑制也会使得产甲烷效率降低，使厌氧过程恶化甚至失败[2—3]。
在针对硫化物的处理方法中，目前常见的主要有物化法(如气提、混凝沉淀、吸附 等)[4—5]和生化法两大类。物化法操作方便、运行稳定，但能耗、化学药剂和运行费用相对较 高。生化法包括分相厌氧消化法和生物脱硫技术等，研究热点主要集中于生物脱硫技术，如 无色硫细菌或光合细菌除硫、生物同步脱氮除硫等[6—7]。生物脱硫具有处理成本低、无需催 化剂和可以回收单质硫等特点，但是现有生物脱硫工艺还存在许多缺陷1)必须有合适电 子受体存在，如氧气、硝酸盐或亚硝酸盐等；2)生物过程不易控制，工艺运行管理难度大。
在现有针对硫化物的处理方法中，曾有利用电解法处理硫化钠溶液的研究报道。 Petrov等人[8]的研究都表明，在NaHS或者Na2S阳极液体系中，当工作电极电位达到_200mV 时(相对于饱和甘荥电极)，阳极区S2—可以被氧化为单质硫及多硫化物，而且S2—的电化学 氧化率可高于85%。说明在低电压(槽电压《IV)的电解体系中，S2—向单质硫或者多硫 化物转化是可行的。国内易清风[9—1Q]等人的研究表明，电解温度在6rc时，槽电压可控制 在0. 9 1. 2V之间，电流密度20 30mA/cm2之间，阳极过电位在0. 4V以下，研究了电解 温度、电解时间、硫化钠溶液浓度及电流密度对多硫化物生成效率的影响，只有电流密度的 大小对生成效率有较明显的影响，而且电流密度在30mA/cm2以上时多硫化物的生成效率显 著下降，在综合考虑各影响因素的基础上提出了较为合适的电解操作条件。因此，借鉴这些 研究成果，将电解与硫酸盐生物还原结合，开发出新型电解_生物厌氧反应器，解除硫化物 对生物反应的抑制，确保厌氧生物反应的持续高效进行。
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发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电解_生物厌氧反应器及其工 艺。 电解-生物厌氧反应器是在反应器支架上设有反应器本体，反应器本体从下到上 依次设有反应器进水口 、升流式反应室、渐扩室、污泥沉淀室，在污泥沉淀室中间设有三相 分离器，污泥沉淀室上部设有溢流堰、反应器回流出口 ，溢流堰上设有溢流堰出水口 ，在升 流式反应室设有取样口，电解槽通过阳离子交换膜分成阳极槽和阴极槽，阳极槽上设有电 解槽进水口、取样口、电解槽出水口、导线接入口，反应器回流出口与电解槽进水口连接，电 解槽出水口与反应器回流入口连接，气液分离器上设有大气连通口 、出水口 、导气孔。
所述的污泥沉淀室径高比为5 : 3 4 : 3，渐括室偏离垂直方向的角度为28 32度，升流式反应室径高比为3 : 5 2 : 5。 所述的阳极槽以回流水作为电解液，以石墨电极为阳极；阴极槽以氯化钠为电解 液，以铁丝作为阴极。 电解-生物厌氧反应工艺是水由泵从进水口打入，依次经过升流式反应室、渐括 室、污泥沉淀室，然后经过三相分离器得到气液固三者的分离，然后到溢流堰，这里水流分 了两部分，一部分通过溢流堰出水口再到气液分离器，在这里气液分离，气体由导气孔出 去，最终污水由出水口流出；另一部分作为回流从反应器回流出口流入到电解槽中的阳极 槽，经过阳极槽的电解反应最终通过反应器回流入口回流到反应器中，通过这样的一个生 物反应器再加上回流系统的设置，使得电解槽中回流水中的硫化物的氧化率也可达到80% 以上，充分的解除硫化物对反应器内微生物的抑制作用；同时反应器的运行负荷可以达到 9 10kgC0D/m3d， COD的去除率可高达85 90% 。 本发明利用电解和厌氧生物反应器的组合工艺，即以UASB厌氧生物反应器作为 反应器主体，在反应器中硫酸盐还原菌以硫酸盐为电子受体，参与有机物的分解代谢。被还 原的硫除少量以同化还原的形式用于合成微生物细胞组分，大部分在细胞质内或细胞质的
4内膜上进行一系列酶化学反应后，形成S2—释放于细胞体外。反应器增设出水的外循环，在 回流的水的通路中加入电解装置。电解装置以石墨作为电解的阳极，回流的污水作为阳极 液；以铁丝作为电解的阴极，硫酸盐的溶液作为阴极液；阴阳两极用阳离子交换膜隔开。通 过电解作用下硫化物的氧化作用后，再将水回流到反应器中。这样，通过电解的作用解除了 硫化物对微生物的抑制作用，确保反应器高效稳定运行。
附图是电解-生物厌氧反应器，图中，反应器支架1、反应器进水口 2、升流式反应 室3、渐扩室4、污泥沉淀室5、三相分离器6、溢流堰7、溢流堰出水口 8、取样口 9、气液分离 器10、大气连通口 11、出水口 12、导气孔13、反应器回流出口 14、电解槽进水口 15、阳极槽 16、阴极槽17、电解槽18、阳离子交换膜19、取样口 20、电解槽出水口 21、导线接入口 22、反 应器回流入口 23。
具体实施例方式
如附图所示，电解_生物厌氧反应器是在反应器支架1上设有反应器本体，反应器 本体从下到上依次设有反应器进水口 2、升流式反应室3、渐扩室4、污泥沉淀室5，在污泥沉 淀室5中间设有三相分离器6，污泥沉淀室5上部设有溢流堰7、反应器回流出口 14，溢流 堰7上设有溢流堰出水口 8，在升流式反应室3设有取样口 9，电解槽18通过阳离子交换膜 19分成阳极槽16和阴极槽17，阳极槽16上设有电解槽进水口 15、取样口 20、电解槽出水 口 21、导线接入口 22，反应器回流出口 14与电解槽进水口 15连接，电解槽出水口 21与反 应器回流入口 23连接，气液分离器IO上设有大气连通口 11、出水口 12、导气孔13。
所述的污泥沉淀室5径高比为5 : 3 4 : 3，渐括室4偏离垂直方向的角度为 28 32度，升流式反应室3径高比为3 : 5 2 : 5。 所述的阳极槽16以回流水作为电解液，以石墨电极为阳极；阴极槽17以氯化钠为 电解液，以铁丝作为阴极。
权利要求
一种电解-生物厌氧反应器，其特征在于在反应器支架(1)设有反应器本体，反应器本体从下到上依次设有反应器进水口(2)、升流式反应室(3)、渐扩室(4)、污泥沉淀室(5)，在污泥沉淀室(5)中间设有三相分离器(6)，污泥沉淀室(5)上部设有溢流堰(7)、反应器回流出口(14)，溢流堰(7)上设有溢流堰出水口(8)，在升流式反应室(3)设有取样口(9)，电解槽(18)通过阳离子交换膜(19)分成阳极槽(16)和阴极槽(17)，阳极槽(16)上设有电解槽进水口(15)、取样口(20)、电解槽出水口(21)、导线接入口(22)，反应器回流出口(14)与电解槽进水口(15)连接，电解槽出水口(21)与反应器回流入口(23)连接，气液分离器(10)上设有大气连通口(11)、出水口(12)、导气孔(13)。
2. 根据权利要求1所述的一种电解_生物厌氧反应器，其特征在于所述的污泥沉淀室 (5)径高比为5 : 3 4 : 3，渐括室(4)偏离垂直方向的角度为28 32度，升流式反应 室(3)径高比为3 : 5 2 : 5。
3. 根据权利要求l所述的一种电解-生物厌氧反应器，其特征在于所述的阳极槽(16) 以回流水作为电解液，以石墨电极为阳极；阴极槽(17)以氯化钠为电解液，以铁丝作为阴 极。
4. 一种电解-生物厌氧反应工艺，其特征在于水由泵从进水口 2打入，依次经过升流 式反应室3、渐括室4、污泥沉淀室5，然后经过三相分离器6得到气液固三者的分离，然后到 溢流堰7，这里水流分了两部分，一部分通过溢流堰出水口 8再到气液分离器IO，气体由导 气孔13出去，最终污水由11出水口流出；另一部分作为回流水从反应器回流出口 14流入 到18电解槽中的阳极槽16，经过阳极槽的电解反应最终通过反应器回流入口 23回流到反 应器中，通过这样的一个生物反应器再加上回流系统的设置，使得电解槽中回流水中的硫 化物的氧化率也可达到80%以上，充分的解除硫化物对反应器内微生物的抑制作用；同时 反应器的运行负荷可以达到9 10kgC0D/m3d， COD的去除率可高达85 90%。
全文摘要
本发明公开了一种电解-生物厌氧反应器及其工艺。它具有反应器本体、支脚，反应器本体从上到下依次设有污泥沉淀室、渐扩室、升流式反应室，反应器本体底部外侧设有进水管、外循环管进口，渐扩室上部设有过流锥形挡板，污泥沉淀室内设有三相分离器，污泥沉淀室上部侧壁设有溢流堰、溢流堰出水管、气液分离器。反应器本体上部设有回流外循环出口，出水由外循环出口经过外设电解槽流入外循环进口，电解槽阴阳两极由阳离子交换膜隔开。本发明能够通过外循环电解作用，促进硫化物转化和氧化，缓解其对生物处理的毒性抑制，保证厌氧生物处理反应器效能，缓解基质抑制；反应器对低碳硫比废水处理潜力大，抗冲击能力强。
文档编号C02F1/461GK101693577SQ20091015363
公开日2010年4月14日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者吴东雷, 武丽丽, 罗彦章, 胡勤海 申请人:浙江大学;