公布日：2022.09.20
申請日：2022.07.21
分類(lèi)號：C02F9/14(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，包括依次連接的集水池、生物電化學(xué)池和斜板沉淀池和活性砂濾池，所述生物電化學(xué)池包括依次連接的缺氧電化學(xué)池和好氧電化學(xué)池，缺氧電化學(xué)池和好氧電化學(xué)池的電化學(xué)系統均包括與電源連接的陽(yáng)極板和陰極板以及位于陽(yáng)極板和陰極板之間的活性炭粒子；所述活性炭粒子為椰殼活性炭，碘值為1000‑1500。
權利要求書(shū)
1.一種處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，其特征在于，包括依次連接的集水池、生物電化學(xué)池、斜板沉淀池和活性砂濾池，所述生物電化學(xué)池包括依次連接的缺氧電化學(xué)池和好氧電化學(xué)池，缺氧電化學(xué)池和好氧電化學(xué)池的電化學(xué)系統均包括與電源連接的陽(yáng)極板和陰極板以及位于陽(yáng)極板和陰極板之間的活性炭粒子；所述活性炭粒子為椰殼活性炭，碘值為1000-1500。
2.根據權利要求1所述的處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，其特征在于，所述活性炭粒子的粒度為3-5mm，碘值為1000-1100，孔隙率為60-85％。
3.根據權利要求1所述的處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，其特征在于，所述集水池的上部設有第一進(jìn)水口，用于向集水池進(jìn)水，底部設有放空閥，用于排出集水池內殘留的固體和液體；集水池通過(guò)水泵連接缺氧電化學(xué)池的第二進(jìn)水口。
4.根據權利要求3所述的處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，其特征在于，所述缺氧電化學(xué)池內投加反硝化菌和缺氧菌，缺氧電化學(xué)池的上部的側壁設有第二進(jìn)水口和第一出水口，用于缺氧電化學(xué)池的進(jìn)水和出水，第二進(jìn)水口和第一出水口分別設在缺氧電化學(xué)池的兩個(gè)相對的側壁上；缺氧電化學(xué)池與好氧電化學(xué)池緊密連接，共用同一側壁，第一出水口為好氧電化學(xué)池的進(jìn)水口；缺氧電化學(xué)池的頂部設有頂蓋，使得缺氧電化學(xué)池為一個(gè)密閉箱體。
5.根據權利要求4所述的處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，其特征在于，所述缺氧電化學(xué)池內設有若干個(gè)陽(yáng)極板和若干個(gè)陰極板，陽(yáng)極板與陰極板交錯設置；缺氧電化學(xué)池內的活性炭粒子呈懸浮狀態(tài)散布在陽(yáng)極板和陰極板之間；缺氧電化學(xué)池內設有攪拌裝置。
6.根據權利要求5所述的處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，其特征在于，所述好氧電化學(xué)池內投加硝化菌、碳化菌和好氧菌，好氧電化學(xué)池內設有若干個(gè)陽(yáng)極板和若干個(gè)陰極板，陽(yáng)極板與陰極板交錯設置；好氧電化學(xué)池內的活性炭粒子呈懸浮狀態(tài)散布在陽(yáng)極板和陰極板之間；好氧電化學(xué)池的底部設有曝氣裝置，并在第一出水口對面的側壁的中部設置第二出水口，下部設置第一回流口，第一回流口通過(guò)管道連接缺氧電化學(xué)池的第二進(jìn)水口。
7.根據權利要求6所述的處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，其特征在于，所述斜板沉淀池的中上部設有斜板區，斜板區均勻設有若干個(gè)傾斜的斜板，若干個(gè)斜板相互平行，用于分離廢水中的固體廢物；斜板沉淀池的底部為錐形，便于固體廢物收集，錐形底部的中心設有排泄口，用于排出固體廢物；斜板沉淀池的中部設有第三進(jìn)水口，頂部設有第三出水口，第三進(jìn)水口處于斜板區的下方，且通過(guò)管道連接好氧電化學(xué)池的第二出水口，將好氧電化學(xué)池處理后的廢水輸入斜板沉淀池。
8.根據權利要求7所述的處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，其特征在于，所述活性砂濾池由上至下包括洗砂器、布水器、導砂斗和空氣提升泵，活性砂濾池的中下部填充濾砂形成砂床；活性砂濾池的上部設有第四進(jìn)水口、洗砂污水出口和第四出水口，第四進(jìn)水口連接布水器，用于使得進(jìn)水均勻分布，洗砂器通過(guò)洗砂污水出口連接缺氧電化學(xué)池，用于將洗砂后的污水排入缺氧電化學(xué)池，第四出水口用于排出產(chǎn)水。
9.根據權利要求8所述的處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，其特征在于，所述空氣提升泵設在活性砂濾池的底部，并通過(guò)洗砂管連接洗砂器，所述洗砂管豎直設置，并貫穿所述導砂斗、布水器和洗砂器，洗砂管的頂端處于活性砂濾池的頂部液面處。
10.根據權利要求9所述的處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，其特征在于，所述洗砂器為中空的方形容器，洗砂管將污染的砂粒輸送進(jìn)洗砂器，洗砂管頂部導流下來(lái)過(guò)濾之后的水體，用于清洗砂粒。
發(fā)明內容
針對上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，創(chuàng )造性地將耐鹽菌電強化調控技術(shù)和生化處理技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用，提供一種操作簡(jiǎn)便、清潔環(huán)保、高效科學(xué)的生物電化學(xué)裝置。并且，進(jìn)一步地，本發(fā)明創(chuàng )造性地將特定碘值的椰殼活性炭用于傳統陰陽(yáng)電極和電解質(zhì)構成的電化學(xué)池中，形成三維電化學(xué)體系，而這種三維電化學(xué)體系與生化處理有機結合，從而使得微生物的活性提高，電解能力也提高。同時(shí)，由于處理對象是高鹽廢水，也省去了外加電解質(zhì)的步驟。
所述處理高鹽廢水的生物電化學(xué)裝置，包括依次連接的集水池、生物電化學(xué)池、斜板沉淀池和活性砂濾池，所述生物電化學(xué)池包括依次連接的缺氧電化學(xué)池和好氧電化學(xué)池，缺氧電化學(xué)池和好氧電化學(xué)池的電化學(xué)系統均包括與電源連接的陽(yáng)極板和陰極板以及位于陽(yáng)極板和陰極板之間的活性炭粒子；
所述活性炭粒子為椰殼活性炭，碘值為1000-1500。
可選的，所述集水池的上部設有第一進(jìn)水口，用于向集水池進(jìn)水，底部設有放空閥，用于排出集水池內殘留的固體和液體；集水池通過(guò)水泵連接缺氧電化學(xué)池的第二進(jìn)水口。
可選的，所述缺氧電化學(xué)池內投加反硝化菌和缺氧菌，缺氧電化學(xué)池的上部的側壁設有第二進(jìn)水口和第一出水口，用于缺氧電化學(xué)池的進(jìn)水和出水，第二進(jìn)水口和第一出水口分別設在缺氧電化學(xué)池的兩個(gè)相對的側壁上；
缺氧電化學(xué)池與好氧電化學(xué)池緊密連接，共用同一側壁，第一出水口即為好氧電化學(xué)池的進(jìn)水口；缺氧電化學(xué)池的頂部設有頂蓋，使得缺氧電化學(xué)池為一個(gè)密閉箱體。
進(jìn)一步可選的，所述缺氧電化學(xué)池內設有若干個(gè)陽(yáng)極板和若干個(gè)陰極板，陽(yáng)極板與陰極板交錯設置；缺氧電化學(xué)池內的活性炭粒子呈懸浮狀態(tài)散布在陽(yáng)極板和陰極板之間；
缺氧電化學(xué)池內設有攪拌裝置。
可選的，所述活性炭粒子為椰殼活性炭，粒度為3-5mm，碘值為1000-1100，孔隙率為60-85％，活性炭粒子先用去離子水沖洗，至洗出液為基本透明后即可使用。
可選的，所述好氧電化學(xué)池內投加硝化菌、碳化菌和好氧菌，好氧電化學(xué)池內設有若干個(gè)陽(yáng)極板和若干個(gè)陰極板，陽(yáng)極板與陰極板交錯設置；好氧電化學(xué)池內的活性炭粒子呈懸浮狀態(tài)散布在陽(yáng)極板和陰極板之間；
好氧電化學(xué)池的底部設有曝氣裝置，并在第一出水口對面的側壁的中部設置第二出水口，下部設置第一回流口，第一回流口通過(guò)管道連接缺氧電化學(xué)池的第二進(jìn)水口。
缺氧電化學(xué)池和好氧電化學(xué)池通電后，陰陽(yáng)極板之間則會(huì )產(chǎn)生電場(chǎng)，活性炭粒子會(huì )在電場(chǎng)感應作用下成為具有復極性的粒子電極，粒子電極的兩端分別做為陽(yáng)極和陰極，一個(gè)個(gè)活性炭粒子填料成為了一個(gè)個(gè)微小電解池，有效增加電極面積和電解槽的面體比。該過(guò)程中，通過(guò)電子傳遞方式將能量提供給環(huán)境微生物，促進(jìn)其自身合成可溶性蛋白和多糖，提高關(guān)鍵酶活性，提升了缺氧電化學(xué)池和好氧電化學(xué)池中微生物的高滲透壓適應能力，助于微生物快速適應高鹽環(huán)境。
可選的，所述缺氧電化學(xué)池和好氧電化學(xué)池內的陽(yáng)極板均為Fe薄膜電極陽(yáng)極板，陰極板均為不銹鋼薄膜電極陰極板。
缺氧電化學(xué)池內的微生物利用廢水中的可生化降解的COD為碳源，通過(guò)反硝化過(guò)程脫除廢水以及從好氧電化學(xué)池回流的硝化液中的硝態(tài)氮，同時(shí)攪拌裝置防止污泥沉淀，使廢水與污泥充分混合，使污水得以處理。
缺氧電化學(xué)池處理后的廢水通過(guò)第一出水口進(jìn)入好氧電化學(xué)池，通過(guò)曝氣裝置維持水中溶解氧，適宜好氧微生物生長(cháng)繁殖，使之成為優(yōu)勢菌屬，好氧微生物進(jìn)行有氧呼吸代謝，去除廢水中大部分COD，并且硝化菌利用無(wú)機碳為碳源，將氨氮轉化為硝態(tài)氮，產(chǎn)生的硝化液通過(guò)第一回流口回流至缺氧電化學(xué)池。
所述活性炭粒子除了充當粒子電極和對污染物的吸附作用之外，同時(shí)活性污泥附著(zhù)于活性炭粒子表面，由于活性炭粒子巨大的比表面積及其很強的吸附能力，在活性炭粒子表面快速形成生物膜，提高單位容積內的生物量，縮短水力停留時(shí)間。在活性炭粒子的表面生長(cháng)的微生物膜由于填料流化碰撞、曝氣沖刷等作用，使失活的生物膜脫落，暴露活性炭粒子的部分面積，保持微電解性能，同時(shí)有助于微生物處于高活性的對數增長(cháng)期，處理效率較高。本發(fā)明中活性炭粒子的碘值對高鹽廢水的處理具有影響，碘值過(guò)低，則活性炭粒子的活性較低，對污染物和微生物的吸附性能下降，碘值過(guò)高，則活性炭粒子的活性過(guò)高，容易形成團聚，不同活性炭粒子聚集在一起，使得微電場(chǎng)作用和吸附作用均下降。發(fā)明人意料不到的發(fā)現，適當選擇活性炭粒子的粒徑，配合上述適當的碘值，能夠獲得良好的分散效果、吸附效果和微生物附著(zhù)效果。
同時(shí)高鹽廢水為缺氧電化學(xué)池和好氧電化學(xué)池的電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)濃度越高，其單位容積中含有的離子數目也越高，電導率也越大，即當量電導也越大，所以高鹽廢水有利于電解過(guò)程。
電解體系運行時(shí)，對廢水中的難降解COD、脫氮除磷也具有作用，Fe薄膜電極陽(yáng)極板失電子，直接氧化和產(chǎn)生羥基自由基等，將廢水中難以生化的有機物開(kāi)環(huán)斷鏈，去除難降解COD，并將有機磷的碳磷鍵破壞，將次磷酸鹽氧化為正磷酸鹽，使有機磷轉化為無(wú)機磷，并且進(jìn)一步氧化氨氮，提升氨氮的去除率。同時(shí)Fe薄膜電極陽(yáng)極板釋放鐵鹽，鐵鹽對磷起到絮凝作用，減少部分外加絮凝劑的投資。
可選的，所述斜板沉淀池的中上部設有斜板區，斜板區均勻設有若干個(gè)傾斜的斜板，若干個(gè)斜板相互平行，用于分離廢水中的固體廢物；
斜板沉淀池的底部為錐形，便于固體廢物收集，錐形底部的中心設有排泄口，用于排出固體廢物；
斜板沉淀池的中部設有第三進(jìn)水口，頂部設有第三出水口，第三進(jìn)水口處于斜板區的下方，且通過(guò)管道連接好氧電化學(xué)池的第二出水口，將好氧電化學(xué)池處理后的廢水輸入斜板沉淀池。
由于高鹽廢水的浮力作用，活性污泥在所述斜板沉淀池內的沉淀不完全，致使出水SS和總磷不達標，所以本發(fā)明在斜板沉淀池后連接活性砂濾池。
可選的，所述活性砂濾池由上至下包括洗砂器、布水器、導砂斗和空氣提升泵，活性砂濾池的中下部填充濾砂形成砂床；活性砂濾池的上部設有第四進(jìn)水口、洗砂污水出口和第四出水口，第四進(jìn)水口連接布水器，用于使得進(jìn)水均勻分布，洗砂器通過(guò)洗砂污水出口連接缺氧電化學(xué)池，用于將洗砂后的污水排入缺氧電化學(xué)池，第四出水口用于排出產(chǎn)水。
可選的，所述空氣提升泵設在活性砂濾池的底部，并通過(guò)洗砂管連接洗砂器，所述洗砂管豎直設置，并貫穿所述導砂斗、布水器和洗砂器，洗砂管的頂端處于活性砂濾池的頂部液面處。
可選的，所述洗砂器為中空的方形容器，洗砂管將污染的砂粒輸送進(jìn)洗砂器，洗砂管頂部導流下來(lái)過(guò)濾之后的水體，用于清洗砂粒。
由斜板沉淀池輸出的水體經(jīng)過(guò)第四進(jìn)水口和布水器均勻進(jìn)入活性砂濾池，即均勻分布在整個(gè)砂床的截面，并導引向上流動(dòng)，經(jīng)過(guò)砂床的過(guò)濾作用將水中的污染物截留過(guò)濾，污染的砂粒沿著(zhù)導砂斗均勻滑落至底部。水向上流動(dòng)，而濾床向下移動(dòng)，劇烈的洗刷使雜質(zhì)與砂粒分離，臟的砂子不斷被分離和清洗。濾砂的循環(huán)依靠空氣提升泵的氣提作用，迫使臟砂與水的混合物通過(guò)洗砂管向上移動(dòng)，空氣在洗砂管的頂部被釋放。然后砂粒依靠重力落入洗砂器，砂粒在洗砂器中用少量的濾液逆流清洗，以最終去掉濾砂的污物，洗砂后的污水由洗砂污水出口回流至缺氧電化學(xué)池。過(guò)濾后的凈水從第四出水口排出系統，最后實(shí)現高鹽廢水達標排放。
（發(fā)明人：曹意茹;耿春茂;趙曙光;宋樂(lè )山;陳長(cháng)松;王俊;李得元;何超群;張穎;王程程;李倩;李橙;鄭可卿;曾子玥;劉思）
