[发明专利]一种防膜污染膜生物反应器

说明书

本发明公开了一种防膜污染膜生物反应器，包括进水泵、出水泵、阳极导电膜、电阻器和阴极活性碳毡，进水泵连接在废水池下端，阳极导电膜置于废水池中，阳极导电膜与出水泵相连，阴极活性碳毡通过电阻器与阳极导电膜串联，阴极活性碳毡平放于废水池中的水面上，阳极导电膜竖直放置于废水池中的废水中。该膜生物反应器利用生物电化学系统，提升膜材料表面的有机物降解速率，对于有机废水的COD去除效率最高达到91.7％，对难降解有机物的去除达到45％；同时对阻塞在膜表面和孔隙中的颗粒态或黏性有机物进行原位降解，有效抑制膜污染，减少了对膜组件的清洁成本，也避免产生膜破损的情况。

技术领域

本发明涉及一种膜生物反应器，更具体地，涉及一种防膜污染膜生物反应器。

背景技术

膜生物反应器（Membrane Bioreactor, MBR）是废水处理技术中重要的一类，被广泛应用于高浓度有机废水的处理工艺中，但由于颗粒态或黏性有机物堵塞膜孔隙，膜生物反应器常出现膜污染问题，膜污染后跨膜压差升高，不仅降低膜通量，更易造成膜的破损，因此制约着MBR技术的发展和推广。目前针对膜污染的问题一般是通过人工或机械定期清洗膜组件来解决，其工作效率低、污染问题解决不彻底、清洁成本高。目前现有的MBR技术还存在的问题是：在高负荷的有机污染废水处理过程中，对于分子量大、结构稳定的有机物难以进行分解和矿化。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够对有机物进行分解且不产生膜污染的防膜污染膜生物反应器。

技术方案：本发明所述一种防膜污染膜生物反应器，包括进水泵、出水泵、阳极导电膜、电阻器和阴极活性碳毡，进水泵连接在废水池下端，阳极导电膜置于废水池中，阳极导电膜与出水泵相连，阴极活性碳毡通过电阻器与阳极导电膜串联，阴极活性碳毡平放于废水池中的水面上，阳极导电膜竖直放置于废水池中的废水中。

其中，阳极导电膜与出水泵之间连接有压力表；阴极活性碳毡由多孔活性碳毡导电层和承托层组成，承托层位于两层多孔活性碳毡导电层中间并利用钛丝固定；多孔活性碳毡厚度为3mm~ 10mm，承托层为金属网；阳极导电膜由衬板、导流布、基膜层和亲水导电涂层组成，导流布、基膜层和亲水导电涂层逐层对称地覆在衬板在上；导流布为亲水无纺布材质；亲水导电涂层为具有导电特性的高分子涂覆材料；涂层中石墨烯、碳纤维等成分利于电化学活性微生物的富集，涂层的亲水特性利于电化学活性微生物对有机物的降解以及胞外电子的传递；基膜层为具有渗透性的支撑基膜；导电高分子复合材料由吡咯、石墨烯、碳纤维、金属氧化物粉末混合制成；导电基膜为浸有蒽醌二磺酸钠溶液的聚四氟乙烯基膜；电阻器为10Ω~10000Ω的定值电阻或者可变电阻器。

工作原理：本发明中生物电化学阴、阳两极在局部形成电场，使有机废水中带有离子基团得大量有机物，形成颗粒、胶体、菌胶团等带电体，受到电场力作用，带电颗粒、胶体向两极定向移动，通过对外电阻的调控，控制MBR中阴阳两极的电势差和氧化还原电位以及氧化还原反应速率，电阻值高时，膜材料阳极和活性碳毡阴极之间形成较大的电势差，膜材料表面及其内部处于更低的电极电位，一些难降解的有机物在此电极电位下发生电极半反应，释放出质子和电子，而多孔活性碳毡阴极中，氧气分子作为最终电子受体，和电子、质子发生阴极半反应；当外电阻值调低，生物电化学阳极向阴极传递的电子电荷量大幅增加，电子的定向流动促进阳极有机底物不断降解，有机物降解速率提升，对阻塞在膜表面和孔隙中的颗粒态或黏性有机物进行原位降解，进而抑制膜污染。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、利用生物电化学系统，提升膜材料表面的有机物降解速率，对于有机废水的COD去除效率最高达到91.7%，对难降解有机物的去除达到45%；2、对阻塞在膜表面和孔隙中的颗粒态或黏性有机物进行原位降解，有效抑制膜污染，减少了对膜组件的清洁成本；3、避免产生膜破损。

附图说明

图1是本发明的装置示意图；

图2是阳极导电膜结构示意图；

图3是阳极导电膜上反应示意图。