[实用新型]一种旋转电极生物膜反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，特别涉及一种旋转电极生物膜反应器。

背景技术

随着工农业和社会经济的发展，氧化性污染物对水体造成的污染逐渐加重，这些氧化性物质主要包括硝酸盐、溴酸盐、高氯酸盐及挥发性有机物质如氯仿等。氧化性物质中最具代表性的污染物为硝酸盐，工业生产过程中排放的含氮废水；农业上施用的氮肥随雨水冲刷进入江河、湖泊；居民生活污水排入受纳水体；由此而引起的地下水、饮用水等水体中硝酸盐氮的污染己成为我们目前面临的一个严重问题。

传统生物脱氮过程是借助自然界存在的反硝化作用（在微生物作用下使NO₃^--N最终转化为N₂O和N₂），利用水体中的有机物，或者通过投加有机物甲醇、乙醇等作为电子供体，将硝酸盐氮最终转化为无毒的氮气。通过投加有机物，可以获得较高的反硝化速率，但是碳源添加量难以控制，容易出现碳源不足或有机质残留的问题。当外加碳源不足时，反硝化不完全；外加碳源过量时，则出水COD值增加，既影响了出水水质又增加了运行费用。

随着研究的深入，氢基质膜生物膜反应器（MBfR）逐渐成为一种脱氮的生物新技术。氢基质MBfR利用外源氢气作为电子供体，中空纤维膜作为生物膜载体，受污染的水在纤维膜层外部流动，氢气以一定的压力通入中空纤维膜内，在压力作用下从膜的内层通过微孔扩散到外层，在通过纤维膜外生长的生物膜过程中被生物膜中的氢自养细菌作为电子供体而利用，同时自养菌将水中氧化性污染物质还原或降解，如硝酸盐被彻底还原为氮气，溴酸盐被还原成无毒的溴离子，从而达到净化水质的目的。该技术受外源氢气供应及膜表面沉积钙盐等污染物的影响，作为改进，目前部分学者提出了电极生物膜法的概念，即将外源供氢改为电解水产氢，以电解水产生的氢气作为电子供体，氧化性污染物作为电子受体，利用覆在反应器阴极表面的生物膜，直接将水体中的硝酸盐、溴酸盐等污染物还原或降解。该方法不产生影响水质安全的副产物，是一种清洁的水体氧化性污染物去除技术。

目前，电极生物膜法都采用固定电极，需要外加搅拌装置促进污染物与微生物的接触与混匀，且反应器的气密性较差，无法提供有利于反硝化的缺氧环境，存在很大的缺陷。

实用新型内容

基于现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种旋转电极生物膜反应器，具有能耗低、氢气利用率高、密封效果好的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种旋转电极生物膜反应器，包括反应器池体，进水管依次经泵一和阀一后同所述反应器池体的底部连通；回流管的一端同泵一与阀一之间的进水管部分连通，另一端依次经泵二和阀二后同所述反应器池体的中部连通；出水管经阀三后同所述反应器池体的上部连通；所述反应器池体顶端安装有密封盖板；位于密封盖板上方的搅拌器的输出轴下端穿过所述密封盖板后同所述反应器池体内的片状阴极连接；所述片状阴极上黏附有活性炭纤维毡；位于所述反应器池体内的棒状阳极的上端穿过所述密封盖板后同直流稳压电源的正极电连接；所述直流稳压电源的负极和石墨电刷片电连接，所述石墨电刷片和所述搅拌器的输出轴接触。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述反应器池体为容积为0.9～4.9L的圆柱形水箱。

所述搅拌器的输出轴分为和搅拌器电机伸出的上轴和与所述片状阴极连接的下轴，上轴和下轴之间通过绝缘接头连接而使上轴和下轴之间绝缘。

所述密封盖板下方设有环形密封垫；所述密封盖板上设有带胶圈的阳极孔和搅拌孔，保证密封性能。

所述片状阴极为长8cm、宽8cm、厚0.5cm的金属铜片，表面黏附的活性炭纤维毡厚度为0.3～0.5cm。

所述棒状阳极为长10～15cm，直径为0.5～1.0cm的石墨棒或惰性金属棒。

所述搅拌器为安装在铁架台的增力电动搅拌器，旋转速度为5～20转/分钟。

所述直流稳压电源的电流强度为20～110mA。

本实用新型的工作步骤为：（1）将一定浓度的活性污泥置于反应器池体接种，定期向反应器内加入含氧化性污染物的培养液进行培养；（2）驯化培养期间，维持一定的反应器温度和电流强度维持，进行微生物的微电流驯化挂膜；（3）驯化完成后，待处理废水通过恒流泵经进水管加入到反应器中，同时控制电流强度和水力停留时间，以实现反应器的连续运行和较好的处理效果。

本实用新型的具体工作过程详见具体实施方式部分。

本实用新型具有如下优点：