[发明专利]一种电化学无泡曝气膜生物反应器及其应用

权利要求书

1.一种电化学无泡曝气膜生物反应器，其特征在于，包括进水管、进水泵、反应器壳体、石墨板阳极、电化学无泡曝气膜组件、电源、曝气系统、出水管和循环装置；所述进水管一端置于反应器壳体内；所述石墨板阳极、电化学无泡曝气膜组件位于反应器壳体内；所述石墨板阳极通过导线与电源的正极相连；所述电化学无泡曝气膜组件通过导线与电源的负极相连，所述的电化学无泡曝气膜组件呈板式格网状，电化学无泡曝气膜组件包括膜框、不锈钢丝网和中空纤维膜，所述膜框包括上导气管和下导气管，上导气管上设有进气口，下导气管上设有排气口，所述中空纤维膜以帘式排布形式编织在不锈钢丝网上，中空纤维膜的上下两端分别密封固定于上导气管和下导气管内，中空纤维膜的内腔与上导气管和下导气管内腔相通，所述中空纤维膜表面负载有生物膜；所述曝气系统包括曝气泵、曝气管和排气管，曝气管上设有用于调节进气量的气体流量计和用于调节曝气压力的压力表，曝气管与进气口相连，排气管与排气口相连；所述出水管与设于反应器壳体顶部的溢流堰连通；所述循环装置包括循环泵和循环管，循环管的两端分别与反应器壳体的下端和上端相连通，本反应器底部无气体扩散器；

所述生物膜为通过循环挂膜法形成的异向传质生物膜；所述循环挂膜法步骤为：

（1）首先配制COD含量为50 mg/L，NH₄⁺-N含量为5 mg/L的模拟微污染地表水，然后将从污水处理厂采集的活性污泥和配制的模拟微污染地表水按照体积比为1:2混匀形成混合水体，关闭进水泵，将混合水体倒入反应器中，开启循环泵使反应器底部的活性污泥通过循环管从反应器顶部流入底部，反应器的循环流量设置为1.50 mL/min，水力停留时间为24 h，待中空纤维膜表面附着生长出一层肉眼可见的生物膜后将反应器内的活性污泥和模拟污染物地表水全部排出；

（2）打开进水泵，采用营养液连续进水直到中空纤维膜表面上附着生长出一层黄褐色的厚度均匀的生物膜为止，其中，反应器的进水流量设置为1.50 mL/min，营养液的成分为腐殖酸钠40 mg/L、NH₄Cl 19.11 mg/L、KCl 0.58 mg/L、MgSO₄∙7H₂O 12.3 mg/L、CaCl₂∙2H₂O29.4 mg/L、Na₂SO₃ 50 mg/L。

2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述中空纤维膜为聚偏氟乙烯中空纤维膜、聚丙烯中空纤维膜、聚四氟乙烯中空纤维膜、聚醚砜中空纤维膜中的任意一种。

3.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述中空纤维膜外径为0.5～1.5 mm。

4.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述电源为稳压直流电源，电源的电压范围为0.5～2 V。

5.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述石墨板阳极与电化学无泡曝气膜组件的距离为0.5～5 cm。

6.如权利要求1所述的反应器在污水处理上的应用。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，水力停留时间为2～8 h。