一种电絮凝-膜生物反应器的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种电絮凝-膜生物反应器。


背景技术：

2.膜生物反应器由于占地面积小、出水水质好等优势而被视为未来污水处理的主流技术，但氮磷去除性能差以及膜污染等瓶颈问题在一定程度上限制了其推广应用；电絮凝-膜生物反应器(ec-mbr)是一种将电化学、生物处理以及导电膜分离技术相结合的新型废水处理技术，不仅可以强化反应器的脱氮除磷性能，还能有效缓解膜污染，有望成为新一代的高效膜生物反应器。
3.现有技术中，传统的mbr工艺不能同时提供硝化和反硝化过程；以及传统mbr仅依托聚磷菌的富集作用，再通过排泥实现污水除磷，除磷效率有限；以及微生物分泌胞外聚合物(eps)和溶解性微生物产物(smp)主要成分为多糖和蛋白，呈粘稠状，具有较强的吸附能力，能吸附在膜表面堵塞膜孔，造成膜污染，从而降低膜通量和增加清洗频率。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种电絮凝-膜生物反应器。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种电絮凝-膜生物反应器，包括:
7.平板膜，平板膜安装在罐体的内腔；
8.平板膜设置有两组，每组平板膜包括阴极部和阳极部，阴极部和阳极部分别沿罐体的中心线对称设置，两组平板膜分别以罐体的中心矩形排列设置；
9.曝气盘，曝气盘安装在罐体的底部，曝气盘的作用面积与平板膜围成的面积相等。
10.作为本发明进一步的方案：罐体内装填有填料。
11.作为本发明进一步的方案：两组平板膜之间构成第一流槽，平板膜与罐体内壁之间构成第二流槽，第一流槽与第二流槽组成循环流槽。
12.作为本发明进一步的方案：污水沿着第一流槽流向第二流槽内进行循环处理。
13.作为本发明进一步的方案：平板膜底座与平板膜之间采用插拔方式连接。
14.作为本发明进一步的方案：平板膜底座与罐体的内壁采用卡槽方式连接。
15.作为本发明进一步的方案：圆柱部的上方设置有多孔挡板，多孔挡板与挡板卡槽安装在罐体的内壁上。
16.作为本发明进一步的方案：罐体底部的一侧设置有进水管。
17.作为本发明进一步的方案：罐体底部的另一侧设置有曝气管，曝气管与曝气盘连接。
18.作为本发明进一步的方案：罐体顶面的一侧设置有出水管。
19.本发明的有益效果：
20.本发明电絮凝-膜生物反应器具有以下优点：
21.1、提升脱氮性能：完整的污水生物脱氮工艺包括硝化和反硝化两个过程，其中硝化反应是在好氧条件下发生反应，反硝化反应在厌氧条件下发生。传统的mbr工艺只能提供好氧条件或者厌氧条件中的一种。但是在ec-mbr中，底部的曝气装置提供好氧环境，反应器中的流化填料内层提供厌氧条件，因此可以同时发生硝化和反硝化作用。
22.2、提高除磷效率：传统mbr依托聚磷菌的富集作用，再通过排泥实现污水除磷。在ec-mbr中，除了聚磷菌生物除磷作用，还可以通过阳极材料的牺牲释放出fe
3+
/fe
2+
/al
3+
等离子来实现电絮凝除磷。
23.3、提升膜阻垢性能：膜污染问题是mbr工艺无法避免的，在ec-mbr中可以很好的延缓膜污染。而ec-mbr中的电场条件下可以很好的抑制微生物分泌eps和smp，从而延缓膜污染，提升膜阻垢性能，减小膜清洗频率。
附图说明
24.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
25.图1是本发明的结构示意图；
26.图2是本发明平板膜安装的结构示意图。
27.图中：1、罐体；2、平板膜；3、平板膜底座；4、曝气盘；5、多孔挡板。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1
30.请参阅图1-2所示，本发明为一种电絮凝-膜生物反应器，包括罐体；
31.罐体1，罐体1设置在底座上，该罐体1由圆柱部和圆锥部组成，圆柱部安装在圆锥部上，在罐体1内装填有填料，该填料包括聚氨酯填料，填料规格为1cm*1cm*1cm，填充体积比为30％；其中，罐体1和底座均由有机玻璃材料制成；
32.平板膜2，平板膜2安装在罐体1的内腔；
33.具体地，平板膜2设置有两组，每组平板膜2包括阴极部和阳极部阴极部为导电平板膜，材料为改性的碳化；阳极材料为不锈钢板，电场强度为0.2v/cm，阴极部和阳极部分别沿罐体1的中心线对称设置，两组平板膜2分别以罐体1的中心矩形排列设置；本发明电絮凝-膜生物反应器，通过矩形排列的方式设置两组平板膜2，相较于现有的单组膜反应器，其有效增加对污水处理量；
34.两组平板膜2之间构成第一流槽，平板膜2与罐体1内壁之间构成第二流槽，第一流槽与第二流槽组成循环流槽，在处理时，污水沿着第一流槽流向第二流槽内进行循环处理；
35.其中，平板膜2通过平板膜底座3安装在罐体1的内壁上，平板膜底座3设置在圆柱部与圆锥部的连接处上；
36.优选地，平板膜底座3与平板膜2之间采用插拔方式连接，平板膜底座3与罐体1的
内壁采用卡槽方式连接；该平板膜底座3的结构设置，使其不仅方便与平板膜2之间快速安装拆卸，还方便与罐体1之间快速安装拆卸；在不使用时便可以将平板膜底座3从罐体1拆卸下来；
37.以及，在圆锥部上设置有曝气盘4，曝气盘4与第一流槽相适配，即曝气盘4的作用面积与第一流槽的面积相等；该曝气盘4可以有半球形结构或矩形结构等；
38.在圆柱部的上方设置有多孔挡板5，该多孔挡板5与挡板卡槽安装在罐体1的内壁上；
39.还有，在罐体1底部的一侧设置有进水管，罐体1底部的另一侧设置有曝气管，曝气管与曝气盘4连接，罐体1顶面的一侧设置有出水管。
40.实施例2
41.基于上述实施例1，本发明为一种电絮凝-膜生物反应器的工作方法，包括以下步骤：
42.通过进水管将需要处理的污水送入到罐体1内，然后通过曝气管将气体从曝气盘4上喷出，并沿着第一流槽上行，将带动第一流槽内的污水向上移动再从第二流槽方向向下移动，污水和填料通过曝气剪切作用和阴阳极材料的阻隔作用向上流动，在上端经多孔挡板5阻挡后改变流向进入第二流槽，在第二流槽中通过阴阳极材料和反应器内壁的阻隔作用又回到底部，如此循环往复，实现对污水和填料的最大化接触，提升反应器的处理性能。
43.对比例
44.对比例1采用单组平板膜其他结构与实施例1相同的电絮凝-膜生物反应器；
45.对比例2不采用填料其他实施例1相同的电絮凝-膜生物反应器；
46.对比例3不采用外接电场(电场强度为0v/cm)其他结构与实施例1相同的电絮凝-膜生物反应器。
47.对实施例1-2和对比例1-3进行污水处理性能测试：
48.表1实施例1-2和对比例1-3总氮、总磷去除率及膜清洗周期
49.效果例总氮去除率(％)总磷去除率(％)膜清洗周期(小时)实施例1857662实施例2918265对比例1635125对比例2496829对比例3433422
50.由表1可知，采用本发明的总氮、总磷去除率及膜阻垢性能要明显好于对比例。
51.本发明的工作原理：本发明将电絮凝技术与导电膜生物反应器耦合的一体化污水处理装备，采用单室配置，且电化学阳极与导电膜(阴极)均采用内置方式安装；
52.阴极是一种导电性能良好的新型分离膜，其导电性能通过在膜表面覆盖导电聚合物(如聚吡咯、聚苯胺等)获得。导电聚合物合成方便，导电性能强，且具有良好的耐热性和耐腐蚀性，因而可以通过表面涂覆或化学聚合的方式覆盖在膜表面，从而提高膜表面的电导率；
53.铝和铁由于电絮凝效果好、经济成本低等优点常被用作电化学牺牲阳极，经过电解产生的fe
2+
/fe
3+
或al 3+
在系统中进一步形成相应的氢氧化物参与体系内的生物化学反
应，能显著提升反应器系统的脱氮除磷性能以及膜阻垢能力；
54.电泳阻垢与电絮凝阻垢相辅相成，可显著提高膜污染控制能力；在0.2v/cm电场条件下，膜表面滤饼层较普通mbr减少了38％，膜通量提高了两倍，膜清洗周期延长了3倍，极大程度地缓解了膜污染；电絮凝除磷技术耦合生物除磷工艺，可保证出水总磷的达标排放；阳极氨氧化、阴极反硝化以及同步硝化反硝化共同作用，可有效提高反应器脱氮性能。
55.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种电絮凝-膜生物反应器，其特征在于，包括:平板膜(2)，平板膜(2)安装在罐体(1)的内腔；平板膜(2)设置有两组，每组平板膜(2)包括阴极部和阳极部，阴极部和阳极部分别沿罐体(1)的中心线对称设置，两组平板膜(2)分别以罐体(1)的中心矩形排列设置；曝气盘(4)，曝气盘(4)安装在罐体(1)的底部，曝气盘(4)的作用面积与平板膜(2)围成的面积相等。2.根据权利要求1所述的一种电絮凝-膜生物反应器,其特征在于，罐体(1)内装填有填料。3.根据权利要求2所述的一种电絮凝-膜生物反应器,其特征在于，两组平板膜(2)之间构成第一流槽，平板膜(2)与罐体(1)内壁之间构成第二流槽，第一流槽与第二流槽组成循环流槽。4.根据权利要求3所述的一种电絮凝-膜生物反应器,其特征在于，污水沿着第一流槽流向第二流槽内进行循环处理。5.根据权利要求4所述的一种电絮凝-膜生物反应器,其特征在于，平板膜底座(3)与平板膜(2)之间采用插拔方式连接。6.根据权利要求5所述的一种电絮凝-膜生物反应器,其特征在于，平板膜底座(3)与罐体(1)的内壁采用卡槽方式连接。7.根据权利要求6所述的一种电絮凝-膜生物反应器,其特征在于，圆柱部的上方设置有多孔挡板(5)，多孔挡板(5)与挡板卡槽安装在罐体(1)的内壁上。8.根据权利要求7所述的一种电絮凝-膜生物反应器,其特征在于，罐体(1)底部的一侧设置有进水管。9.根据权利要求8所述的一种电絮凝-膜生物反应器,其特征在于，罐体(1)底部的另一侧设置有曝气管，曝气管与曝气盘(4)连接。10.根据权利要求9所述的一种电絮凝-膜生物反应器,其特征在于，罐体(1)顶面的一侧设置有出水管。

技术总结
本发明公开了一种电絮凝-膜生物反应器，包括:平板膜，平板膜安装在罐体的内腔；平板膜设置有两组，每组平板膜包括阴极部和阳极部，阴极部和阳极部分别沿罐体的中心线对称设置，两组平板膜分别以罐体的中心矩形排列设置；曝气盘，曝气盘安装在罐体的底部，曝气盘的作用面积与平板膜围成的面积相等，本发明通过进水管将需要处理的污水送入到罐体内，然后通过曝气管将气体从曝气盘上喷出，并沿着第一流槽上行，将带动第一流槽内的污水向上移动再从第二流槽方向向下移动；以及平板膜的结构设置，有效提高对污水处理的效率。效提高对污水处理的效率。效提高对污水处理的效率。


技术研发人员：汪锐 朱守伟 杨益
受保护的技术使用者：安徽中劭环保科技有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/8/13