[发明专利]一种电化学无泡曝气膜生物反应器及其应用

说明书

本发明公开了一种电化学无泡曝气膜生物反应器及其应用，属于污水处理技术领域。该反应器包括进水管、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。本发明采用石墨板作为阳极，采用电化学无泡曝气膜组件直接作为电化学系统中的阴极，通过稳压直流电源施加外加电场，在连续流模式下操作运行时，不仅能实现污水中常规污染物的去除，而且无需添加任何化学剂就可利用电催化产生的强氧化性物质实现污水中难降解有机污染物的去除，可以实现电化学氧化与无泡曝气膜生物反应器的高效耦合。

技术领域

本发明涉及一种膜生物反应器及其应用，具体涉及一种电化学无泡曝气膜生物反应器及其应用，属于污水处理技术领域。

背景技术

随着药物、抗生素、个人护理品等广泛应用，大量难降解有机污染物通过各种渠道进入市政管网。由于这些微污染物绝大多数可生物降解性能差，而常规的污水处理厂并未特意设计相应的处理工艺，导致这些微污染物能够通过污水处理单元进入收纳水体中，严重威胁饮用水安全和人类健康。

无泡曝气膜生物反应器是应用于水处理的一种生物膜反应器，其采用透气性膜作为微生物生长载体的同时又利用透气膜为附着生长的微生物供氧。无泡曝气膜生物反应器的技术优势主要体现在污染物与氧气异相传质，曝气膜以无泡的形式供氧以及生物膜结构能实现功能性分层三个方面。但是目前无泡曝气膜生物反应器对难生物降解污染物的去除效率仍然十分有限。

电化学高级氧化法是一种处理污水中难降解污染物的环境友好型技术。通过外加电场，可以原位生成氧化剂物种（如羟基自由基、超氧负离子、H₂O₂等），从而降解水体中的难降解有机污染物。因此如何合理设计电化学反应器的结构并开发相应的工艺以实现电化学氧化与无泡曝气膜生物反应器的高效耦合，从而实现对难降解污染物的高效去除是目前亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种电化学无泡曝气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，采用电化学无泡曝气膜组件直接作为电化学系统中的阴极，通过稳压直流电源施加外加电场，在连续流模式下操作运行时，不仅能实现污水中常规污染物的去除，而且无需添加任何化学剂就可利用电催化产生的强氧化性物质实现污水中难降解有机污染物的去除，可以实现电化学氧化与无泡曝气膜生物反应器的高效耦合。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种电化学无泡曝气膜生物反应器，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，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。

优选地，所述生物膜为通过循环挂膜法形成的异向传质生物膜。

进一步优选地，所述循环挂膜法步骤为：