[发明专利]一种电化学流化床微滤膜生物反应器及其应用

说明书

本发明公开了一种新型电化学流化床微滤膜生物反应器及其应用，属于水处理技术领域。本发明反应器包括进水管、反应器壳体、石墨板阳极、电化学微滤膜组件、流化导电颗粒、电源、曝气系统和出水管。本发明采用石墨板作为阳极，采用电化学微滤膜组件直接作为电化学系统中的阴极，采用导电颗粒作为流化床颗粒，通过外加稳压直流电源施加外加电场，在连续流模式下操作运行时，不仅能实现污水中悬浮颗粒的去除，而且无需任何化学剂的添加就可利用电催化产生的强氧化性物质实现难降解有机物的高效去除，此外，导电颗粒及电化学过程中产生的活性物质都可以有效抑制膜生物反应器运行过程中产生的膜污染问题，大大降低膜生物反应器中的膜污染速率。

技术领域

本发明涉及一种膜生物反应器及其应用，具体涉及电化学流化床微滤膜生物反应器及其应用，属于水处理技术领域。

背景技术

随着药物、抗生素、抗菌剂等化合物的广泛应用，它们都将通过各种途径进入市政污水管网中。运用常规的污水处理方法通常难以有效地去除这些微量或痕量有机物(如难生物降解的磺化芳香胺类物质)，一旦进入水体将造成严重二次污染问题。

膜生物反应器是一种集膜分离技术和传统生物法污水处理技术于一体的新型工艺，对常规污染物能高效去除。但膜生物反应器对难降解有机物(如抗生素等)的去除效率有限，且生物法去除抗生素、抗菌剂等化合物易引起耐药性和抗性基因问题。电化学高级氧化法是一种新兴的污水处理技术，能有效去除污水中难降解污染物。通过外加电场，可以原位生成氧化剂物种(如羟基自由基、H₂O₂等)，从而降解水体中的难降解有机污染物。但只依靠电化学氧化技术难以完全去除难降解有机物，矿化率有限，如氧化降解的中间产物仍然存在于出水中。如何实现电化学氧化与膜生物反应器的高效耦合，从而实现难降解有机物氧化与微生物进一步降解的有效结合是目前亟待研究和实践的重点。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种电化学流化床微滤膜生物反应器及其应用，本发明结构简单，采用石墨板作为阳极，采用电化学微滤膜组件直接作为电化学系统中的阴极，采用导电颗粒作为流化床颗粒，通过外加稳压直流电源施加外加电场，在连续流模式下操作运行时，不仅能实现污水中悬浮颗粒的去除，而且无需任何化学剂的添加就可利用电催化产生的强氧化性物质实现难降解有机物的高效去除，此外，导电颗粒及电化学过程中产生的活性物质都可以有效抑制膜生物反应器运行过程中产生的膜污染问题，大大降低膜生物反应器中的膜污染速率。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种电化学流化床微滤膜生物反应器，包括进水管、反应器壳体、石墨板阳极、电化学微滤膜组件、流化导电颗粒、电源、曝气系统和出水管；所述进水管一端置于反应器壳体内；所述石墨板阳极、电化学微滤膜组件、流化导电颗粒均位于反应器壳体内，所述石墨板阳极通过导线与电源的正极相连，所述电化学微滤膜组件包括膜框、导流网、内嵌钛丝网的平板微滤膜；所述膜框上设有与膜框内腔相通的抽吸口，抽吸口与出水管相连，所述导流网设于膜框外两侧，所述内嵌钛丝网的平板微滤膜设于导流网外侧，平板微滤膜通过导线与电源的负极相连；所述流化导电颗粒为活性纤维碳毡颗粒；所述曝气系统包括曝气管、气体流量计和曝气泵，曝气管位于电化学微滤膜组件下方，气体流量计用于调节进气量；所述出水管与出水泵相连。

优选地，所述内嵌钛丝网的平板微滤膜的制备方法为：将钛丝网置于无纺布上，在钛丝网上刮涂铸膜液，相转化后得到内嵌钛丝网的平板微滤膜，膜孔径为0.1～0.4μm。

优选地，所述铸膜液所用的高分子聚合物为聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚四氟乙烯和聚丙烯腈中的任意一种。

优选地，所述电源为稳压直流电源，电源的电压范围为0.5～2V。

优选地，所述石墨板阳极与平板微滤膜的距离为2～10mm。

优选地，所述流化导电颗粒的填充体积占反应器总体积的10～30％。

上述反应器在污水处理上的应用。