高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置及方法
【专利摘要】本发明提供了一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置及方法，本发明包括膜电生物反应器，在反应器底部均匀的分布着曝气管路，膜组件的两侧分别放置有阳极和阴极电极板，在反应器内部的中间位置设置膜组件，膜产水通过泵负压抽吸实现，本装置将膜分离、微生物生化降解与电催化相结合，从而具有操作方式灵活，占地面积小，处理有机物的种类及浓度范围较大，具有高效，快速、环保的优点，废水经过膜电生物反应器的处理后可以达到国家排放标准。
【专利说明】
高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及工业废水处理技术，特别是高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理 装置及方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着现代工业的迅速发展，化工、制药、制革、造纸、印染等领域在生产过 程中，会排放大量的高浓度、难降解的有机物，如硝基酚、苯酚、氯酚、多种染料及其中间体 等等，这些有机物的无害化处理已经成为当今研究的热点和难点。目前我们国家主要采用 混凝降解法、生物法、电解降解法、高温氧化法、膜过滤法及一些耦合工艺处理。混凝降解 法虽然可以有效的去除一些污染物，但是产生的污泥难以处理，会造成环境的二次污染；生 物法处理量大、处理成本低、无二次污染，但是此类高浓度、难降解有机物的可生化性（B0D/ C0D值）低，所以只用微生物法处理的效果一般难以达到要求；电解降解法处理有机废水是 利用电解过程产生的氧化剂（〇2、〇 3、〇H、C10 )或还原剂（H2、H+)等与废水中的有机物进行 氧化还原反应，使之转化成易降解的小分子有机物甚至C0 2、H20等小分子无机物，单纯采用 该方法时所需电能能耗较大；高温氧化降解法对反应器材的材质要求较高，在处理大量、较 低浓度的有机废水是不够经济适用；膜过滤虽然可以过滤掉污染物得到较纯净的水，但是 膜过程一般只是简单的物理过程，经膜过滤浓缩得到的难降解的有机物未经分解，如不用 化学方法进行深度处理则仍然会对环境造成污染。
[0003] 专利CN102145962A所述的超声波耦合膜生物器处理难生物降解废水，可以有效 的处理废水，但是采用的是超声波和膜生物反应器的耦合工艺与我们的电催化和膜生物的 耦合工艺有所区别。专利CN1435379A所述的电生物反应装置能够较好的处理难降解的有 机废水，但是从其所列举的实施例子来看，该装置所能处理的难降解有机物浓度较低，并且 装置上有很大的区别。专利CN201932982U所述的微电解-MBR联用处理印染废水，所述的 微电解过程和膜过滤是分开进行的。而本发明将电催化、膜过滤与微生物处理在同一个反 应器内同时进行，使设备装置占地面积更小，总处理时间更短，且耦合效果一般优于单一工 艺串联。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于将电催化、好氧微生物代谢及膜 过滤耦合为一体，提供了一种高效率、低能耗、低运行成本、运行稳定的膜电生物装置。
[0005] 本发明的膜电生物处理装置，包括膜电生物反应器，反应器的中间放置有膜组件， 膜组件的两边一定距离处放置有Pb0 2/Ti阳极板和不锈钢阴极板，反应器的底部均匀的分 布着曝气管路。
[0006] 本发明的膜组件可采用帘式或柱式中空纤维微滤膜、管式膜、平板膜及卷式膜。
[0007] 本发明的电源为稳压直流电源或脉冲电源。
[0008] 本发明还提供了一种使用上述装置处理高浓度、难降解有机废水的方法，包括以 下步骤：
[0009] 气体通过鼓风机和气体转子流量计进入曝气管道，有机废水通过隔膜栗和液体流 量计经管道输送进入反应器内，反应器底部释放出的气泡不仅能给微生物提供充足的氧 气，还能对混合液起到一定的搅拌作用，过量的气体通过扩散从液相逸出进入大气，膜产水 通过栗负压抽吸实现，通过调节电源改变产水栗的功率调节出水通量；由电源改变电极的 电压；整个系统通过PLC自动控制系统实现。
[0010] 本发明的优点在于：充分利用膜过滤、电催化和好氧微生物耦合工艺的优点，以石 墨、活性炭纤维、不锈钢、钛基-金属氧化物表面改性材质、不锈钢基一金属氧化物表面改 性材质或陶瓷基质金属氧化物表面改性材质，表面改性物质包括二氧化铅、二氧化锡，二氧 化钌，三氧化二铬、氧化镉、氧化铁、氧化银、镉、镍、铂、钌、铑、钯或其合金为电极材料，利 用电化学对废水中有机物的催化降解及其对微生物代谢的电刺激作用，提高微生物处理高 浓度、难降解有机废水的能力。该耦合工艺可以使高浓度难降解有机废水经过处理后达到 国家排放标准。本发明装置可以有效处理高浓度、难降解有机物，减少污泥的产量，且运行 稳定，操作方便、灵活，占地面积小，处理废水的浓度范围大，不会产生二次污染。
【附图说明】
[0011] 附图1为本发明的结构示意图；
[0012] 其中：1配水箱2隔膜栗3鼓风机4气体流量计5液体流量计6电极阳极7电 极阴极8帘式膜组件9曝气管10反应器11液位计12稳压直流电源 附图2为三种工艺条件下苯酚降解率随时间的变化；
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和实施例子进一步描述本发明：
[0014] 附图1为本发明的结构示意图，由图可知，在膜生物反应器10的中间放置有帘式 膜组件8,帘式膜组件8的两边1-lOcm处放置有Pb0 2/Ti阳极板6和不锈钢阴极板7,膜生 物反应器10的底部均匀的分布着曝气管路9,气体通过鼓风机3和气体转子流量计4进入 曝气管道9,有机废水通过隔膜栗2和液体流量计5经管道输送进入膜生物反应器10内，膜 生物反应器10底部释放出的气泡不仅能给微生物提供充足的氧气，还能对混合液起到一 定的搅拌作用，过量的气体通过扩散从液相逸出进入大气，膜产水通过栗2负压抽吸实现， 通过调节稳压直流电源12改变产水栗2的功率调节出水通量；由电源12改变催化电极6、 7的电压；整个系统通过PLC自动控制系统实现。
[0015] 根据以上的发明装置，具体操作实例和效果如下：
[0016] 实施例1
[0017] 用本实施例提供的高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置处理模拟废水， 膜电生物反应器的实验条件如表1所示：
[0018] 表1膜电生物反应器的实验条件
[0019]
[0020] 本实施例对模拟废水的处理效果和膜生物反应器的处理效果比较如下表2
[0021] 表2膜电生物反应器和膜生物反应器的对比实验效果
[0022]
[0023] 实施例2
[0024] 用本实施例提供的高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置处理模拟废水， 并与单独的活性污泥工艺、电催化工艺处理相同条件的废水进行比较，所处理的模拟废水 含苯酚的初始浓度为500mg/L，折合C0D值为1200mg/L，三种工艺的对比实验条件如下表3
[0025] 表3三种工艺的对比实验条件
[0026]
[0027] 三种处理工艺得到的实验结果如附图2所示。
[0028] 本发明公开和提出了一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置和方 法，已通过实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本
【发明内容】
、精神和范围内 对本文所述的装置和处理方法进行相应的改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特 别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被 视为包括在本发明精神、范围和内容中。
【主权项】
1. 处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其特征在于，在反应器底部设置 有气体分布装置，在反应器内部中间位置设置帘式、柱式、板式、卷式、管式膜组件，在膜组 件的两边l-30cm处放置阳极和阴极电极板。2. 如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其 特征是底部曝气管道必须均匀分布，为微生物生长代谢提供充足氧气的同时，还能起到搅 拌混合液和抖动膜丝防止膜污染的作用。3. 如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其 特征是膜产水通过负压抽吸实现，通过产水抽吸栗与出水管相连，通过电源改变产水栗的 功率调节出水通量。4. 如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其 特征是膜采用的是中空纤维微滤膜组件、卷式膜组件、管式膜组件、板式膜组件。5. 如权利要求3中所述的一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置，其 特征是所述的电极电源为稳压直流电源或脉冲电源。6. 如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解有机废水的膜电生物处理装置， 其特征是电极材料为石墨、活性炭纤维、不锈钢、钛基-金属氧化物表面改性材质、不锈钢 基-金属氧化物表面改性材质或陶瓷基质金属氧化物表面改性材质，表面改性物质包括二 氧化铅、二氧化锡，二氧化舒，三氧化二络、氧化镉、氧化铁、氧化银、镉、镍、铂、舒、铭、钯或 其合金。7. 如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解的有机废水的膜电生物处理装置， 其特征是整个系统通过PLC自动控制系统实现。8. 如权利要求1中所述的一种处理高浓度、难降解的有机废水的膜电生物处理装置， 其特征是反应器内部的功能微生物是经过高浓度有机物作为底物逐步驯化而成。
【文档编号】C02F3/02GK105884011SQ201510004573
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月6日
【发明人】王韬, 王慧, 李鑫钢, 杜启云, 刘泽玲, 赵满科, 蔡开展
【申请人】天津工业大学