[发明专利]一种电增强零价铁厌氧水处理装置与方法

说明书

一种电增强零价铁厌氧水处理装置，包括上流式厌氧生物反应器，其特征在于，在上流式厌氧生物反应器的筒体中部布置有电增强零价铁系统，所述电增强零价铁系统包括由阳极和阴极在轴向间隔周期性排布构成的2N个电极，N为正整数，所述阳极和阴极均通过导线与筒体外的直流电源相连，相邻电极之间以零价铁层填充。本发明在零价铁耦合厌氧反应器的基础上，增加多个串联或并联电极，降低反应的过电位，阴极微生物得到电子的速率加快，促进还原反应快速进行；增加电场，不仅可以刺激微生物的活性，也有利于电极与电极表面微生物之间的电子传递，更大程度上增强厌氧零价铁的反应速率。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种电增强零价铁厌氧水处理装置与方法。

背景技术

厌氧消化是处理中高浓度有机废水最有效，实用的方法之一。它将污水处理与能源化相结合，在国内外得到广泛的关注和应用，厌氧消化过程主要包括水解酸化，乙酸化和甲烷化三个阶段。产甲烷菌代谢缓慢且对环境条件敏感，容易造成产酸过程与甲烷化过程不平衡。进水有机负荷的提高或者水质波动较大容易造成有机酸积累增强、PH下降、抑制甲烷化，甚至导致厌氧过程失败。因此，针对高浓度、难降解或有毒废水有必要研究增强有机酸高效降解以及提高厌氧甲烷化的能力新方法。

零价铁作为一种廉价易得的还原性物质，已被广泛的应用于污水处理、地下水净化和土壤修复中，零价铁能降低体系中氧化还原电位，缓冲厌氧的酸度。将零价铁加入厌氧系统中，能够创造一个更有利的微生物生长环境，显著提高有机物的转化效率。投加零价铁提供电子使污染物还原实现厌氧消化预处理。零价铁的活性首先来源于单质铁的给电子能力，从而可以还原有机或无机污染物。此外，零价铁氧化之后生成二价铁(Fe(II))，并可能在溶解氧或其他氧化物种的作用下进一步生成三价铁(Fe(III))。零价铁发生上述反应将导致 pH值升高，且表面形成腐蚀层之后反应效率大幅下降。当零价铁作为填料装填在固定床反应器中时，由于表面腐蚀作用往往可能导致填料床板结，难以长期稳定发挥净化功能。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电增强零价铁厌氧水处理装置与方法，在零价铁耦合厌氧反应器的基础上，增加多个串联或并联电极，降低反应的过电位，阴极微生物得到电子的速率加快，促进还原反应快速进行；增加电场，不仅可以刺激微生物的活性，也有利于电极与电极表面微生物之间的电子传递，更大程度上增强厌氧零价铁的反应速率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电增强零价铁厌氧水处理装置，包括上流式厌氧生物反应器，其特征在于，在上流式厌氧生物反应器的筒体3中部布置有电增强零价铁系统，所述电增强零价铁系统包括由阳极和阴极在轴向间隔周期性排布构成的2N个电极 10，N为正整数，所述阳极和阴极均通过导线8与筒体3外的直流电源相连，相邻电极10之间以零价铁层16填充。

所述上流式厌氧生物反应器在筒体3中从下到上依次设有布水系统2、污泥床5和三相分离器12，其中所述电增强零价铁系统设置于污泥床5与三相分离器12之间。

所述电极10呈水平方式安装于筒体3内壁，布满筒体3的整个截面。

所述筒体3中设置带有通孔的支撑板6，电增强零价铁系统位于支撑板6上方，最下面的一个电极10与支撑板6之间以零价铁层16填充。

所述通孔在支撑板6上均匀分布，通孔直径为10mm。

所述零价铁层16中的零价铁颗粒呈圆形、管型、不规则形，平均当量直径为2cm，总装填高度为筒体3高度的7/10左右。

所述零价铁层16中的零价铁在装入筒体3之前，先经过酸洗，以消除表面氧化物以及杂质。

所述阳极为钛阳极、石墨阳极或石墨纤维刷阳极；所述阴极为不锈钢阴极、石墨阴极或石墨纤维刷阴极。