[发明专利]电化学耦合上流式厌氧生物反应装置及使用方法

权利要求书

1.一种电化学耦合上流式厌氧生物反应装置，其特征在于：包括上流式厌氧生物反应器筒体（12）、生物电极系统、恒温水浴系统，生物电极系统为所述的上流式厌氧生物反应器筒体（12）内微生物体系提供电子供体，恒温水浴系统为所述的上流式厌氧生物反应器筒体（12）提供恒温水浴；

所述的生物电极系统包括一对平行放置的生物电极、直流电源（6）、导电钛线、电化学工作站，所述的生物电极包括生物阴极（4）和生物阳极（5）；

所述的上流式厌氧生物反应器筒体（12）内部从下往上依次设置布水板（2）、污泥床（3）和三相分离器（8），所述的上流式厌氧生物反应器筒体（12）底部经进水管道与进水泵（1）相连；在上流式厌氧生物反应器筒体（12）上部，气体经过三相分离器（8）后通过气体管道与湿式气体流量计（10）相连；三相分离器（8）顶部设有溢流堰（9），三相分离器（8）分离的消化液经溢流堰（9）由出水口（11）外排；布水板（2）上部和污泥床（3）之间通过可拆卸电极固定装置（20）设置一对平行放置的生物电极，生物电极通过金属导线经上流式厌氧生物反应器筒体（12）上设置的导线封闭通道（7）与外部的直流电源（6）相连。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述的生物阴极（4）为不锈钢网电极，生物阳极（5）为石墨毡电极，连接的金属导线为导电钛线。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的上流式厌氧生物反应器筒体（12）通过紧固螺栓固定ORP计探头（18）、pH探头（19），通过导线分别与氧化还原电位检测仪（16）、pH检测仪（15）连接，用于实时监测反应器内部ORP和pH指标。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的恒温水浴系统包括套筒（17）、循环泵（14）、水浴加热装置（13），所述的套筒（17）套在上流式厌氧生物反应器筒体（12）的外部，套筒（17）和上流式厌氧生物反应器筒体（12）之间的水通过循环泵（14）和管道与水浴加热装置（13）相连，维持反应装置内的温度恒定，保障厌氧生物反应装置稳定高效运行。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的生物电极通过可拆卸电极固定装置（20）固定，与上流式厌氧生物反应器筒体（12）的圆筒轴线平行放置，所述的可拆卸电极固定装置（20）包括膜固定件（21）、第一固定条（22）、第二固定条（23）；

所述的膜固定件（21）为一个长方体挖去中间一个长方体构成的框架，膜固定件（21）的前后两个面用于固定生物电极的宽边一端，膜固定件（21）的宽面中心各打有一个不穿透的圆孔槽，用于连接第一固定条（22）、第二固定条（23），第一固定条（22）和第二固定条（23）通过在上流式厌氧生物反应器筒体（12）上安装的有机玻璃管通道与膜固定件（21）相连，连接筒体的一端与连接膜固定件（21）一端的接口处装有垫圈。

6.一种根据权利要求2所述装置的使用方法，其特征在于：在使用前，所述的石墨毡电极先后用1.0M NaOH和1.0M HCl清洗，再在蒸馏水中储存备用；所述的不锈钢网电极先在含70%乙醇水溶液中超声清洗20min,用纯水清洗后，再在纯水中超声20min后备用。

7.一种根据权利要求5所述装置的使用方法，其特征在于：所述的生物电极的间距以及电极尺寸调节通过改变可拆卸电极固定装置（20）规格以及采用相应尺寸的生物电极与上流式厌氧生物反应器筒体（12）相匹配的尺寸实现；通过在上流式厌氧生物反应器筒体（12）上设置多个高度不同的固定装置安装孔，通过选用不同的固定装置安装孔，调节所述的生物电极面积以及高度和位置，不用的固定装置安装孔用带螺纹的有机玻璃棒密封。