申请日2004.07.30
公开(公告)日2006.10.11
IPC分类号C02F3/28; C02F11/04; C02F1/46
摘要
本发明属于废水生物处理技术领域。上流式厌氧污泥床处理技术(UASB)是废水厌氧生物处理技术的典型代表，但在温度低、有机负荷低或废水中难降解成分多等情况下，其处理效率不理想。本发明旨在利用阴极产氢，促进UASB反应器中颗粒污泥的生物活性，从而提高上流式厌氧污泥床的处理效率。本发明是通过对现有UASB系统进行改造来实现的，即加入一个电极辅助系统，电极辅助系统包括阴极、盐桥和阳极三个部分，阴极、盐桥、阳极三部分与电源形成串联回路，使阴极产氢，产生的氢气与颗粒污泥相接触，被其中微生物所利用。本发明可使UASB系统处理效率提高9%左右，同时提高了磷的去除率。
权利要求书
1.一种利用阴极氢提高上流式厌氧污泥床处理效率的装置，其特征在于除具 有上流式厌氧污泥床系统以外，还包括了一个电极辅助系统，电极辅助系统包括 阴极(8)、盐桥(9)和阳极(10)三个部分，阴极(8)、盐桥(9)、阳极(10) 三部分与电源(12)形成串联回路，阴极浸没于上流式厌氧污泥床处理系统的反 应器(3)内颗粒污泥床(4)中，在反应器(3)外侧另设一个阳极容器(11)， 内盛磷酸氢铵和磷酸氢二铵的缓冲液，阳极(10)浸没于缓冲液内，反应器(3) 和阳极容器(11)间以盐桥(9)相连接，盐桥(9)为饱和KCl水溶液与琼脂的 混合物，琼脂加入量为每100mL溶液中加入2～3g琼脂，经加热混匀并冷却凝固 后形成，盐桥(9)作为导体，使阳极(10)和阴极(8)间形成电流回路，阴极 (8)和阳极(10)分别连接于直流电源的负极和正极。
2.按照权利要求1所述利用阴极氢提高上流式厌氧污泥床处理效率的装置， 其特征在于：所述阴极或阳极为铂电极、镀铂电极或铁电极。
3.一种按照权利要求1所述装置的应用，其特征在于：在阴极和阳极间加上 直流电流，电流大小控制在1.0～10.0mA，电压控制在5.0～25.0V之间，给予 电流时间为4～24小时/天。
说明书
利用阴极氢提高上流式厌氧污泥床处理效率的装置及应用
技术领域
本发明属于废水厌氧生物处理技术领域，具体为一种利用阴极氢提高上流式 厌氧污泥床处理效率的装置及应用。
背景技术
废水的厌氧生物处理技术是实现去除有机污染、降低运行成本的有效途径， 已在国内外工业和生活废水处理中获得越来越广泛的应用。它具有设备结构简单、 运行维护方便、占地面积小、不需曝气、剩余污泥少、生成甲烷等优点。厌氧生 物处理技术被认为是未来可持续性环境生物技术的核心。
上流式厌氧污泥床(UASB)处理技术是废水厌氧生物处理技术的典型代表。 自二十世纪70年代UASB技术被发明以来，通过不断改进而获得了长足发展。 近年来，UASB技术已经成为国内外厌氧处理的主流技术之一。但是，目前UASB 技术在其进一步广泛推广应用中尚有一些局限性，如：在温度较低、有机负荷较 低或废水中难降解成分较多的情况下，其处理效率不理想。近年来，各国科学家 和技术人员分别从不同角度开展研究，以进一步提高上流式厌氧污泥床的处理效 率。
UASB技术的主要处理过程和系统的组成部分如下：待处理废水被引入 UASB反应器的底部，向上流经由颗粒状或絮状污泥组成的污泥床，污水与污泥 床相接触而发生厌氧反应并产生沼气(主要为甲烷和二氧化碳)，所产沼气上升 而引起污泥床扰动并带动颗粒污泥上升，在三相分离器的作用下，颗粒污泥得以 下降，回到污泥床区域，从而形成颗粒污泥的内部循环，所产沼气经过三相分离 器后被收集再利用，污水经处理后排出系统。一般地，UASB反应器需要由水力 循环装置来保持一个稳定升流速度，从而使沉淀性能良好的颗粒污泥得以形成并 保持，这是正常运行UASB系统的一个关键。UASB系统一般主要包括以下几部 分：进水和配水装置1、水力循环装置2、反应器3、颗粒污泥床4和三相分离器 5(附图1)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用阴极氢提高上流式厌氧污泥床处理效率的装 置及其应用，发明的主要内容是在UASB反应器系统基础上，加入一个电极辅助 系统，利用埋入厌氧污泥床的阴极所产生出的氢气，促进和提高UASB颗粒污泥 的生物活性，从而提高上流式厌氧污泥床的处理效率。试验结果显示本发明可以 显著提高系统的COD去除率和磷去除率。
本发明的技术方案是：
一种利用阴极氢提高上流式厌氧污泥床处理效率的装置，具有上流式厌氧污 泥床处理系统，还包括电极辅助系统，电极辅助系统包括阴极、盐桥和阳极三个 部分，阴极、盐桥、阳极三部分与电源形成串联回路，阴极浸没于上流式厌氧污 泥床处理系统的反应器内颗粒污泥床中，在反应器外侧另设一个阳极容器，内盛 磷酸氢铵和磷酸氢二铵的缓冲液，阳极浸没于缓冲液内，反应器和阳极容器间以 盐桥相连接，盐桥为饱和KCl水溶液与琼脂的混合物，琼脂加入量为每100mL 溶液中加入2～3g琼脂，经加热混匀并冷却凝固后形成，盐桥作为导体，使阳极 和阴极间形成电流回路，阴极和阳极分别连接于直流电源的负极和正极。
本发明电极可以是铂电极，也可以是镀铂电极、铁电极或其它类型电极。
上述装置的应用，在阴极和阳极间加上直流电流，电流大小控制在1.0～10.0 mA，电压控制在5.0～25.0V之间，给予电流时间为4～24小时/天。
本发明的有益效果是：
1.上流式厌氧污泥床处理技术(UASB)是废水厌氧生物处理技术的典型代 表，但在温度低、有机负荷低或废水中难降解成分多等情况下，其处理效率不理 想。本发明利用阴极产氢，在厌氧条件下促进UASB反应器中颗粒污泥的生物活 性，从而提高上流式厌氧污泥床的处理效率。
2.本发明是通过对现有UASB系统进行改造来实现的，即加入一个电极辅 助系统，它由阴极、阳极、盐桥和电源等部分组成，阴极所处反应器与阳极容器 间由盐桥相连接，盐桥作为导体，使阳极和阴极间形成电流回路，同时盐桥又起 着隔离和阻断两侧液体之间的交换作用。阴极与UASB反应器中的厌氧颗粒污泥 充分接触，在电流作用下阴极产生出微量氢气，与厌氧颗粒污泥中的微生物菌群 密切接触，所产氢气被颗粒污泥中的微生物所利用。本发明可使UASB系统处理 效率提高9%左右，同时提高了磷的去除率。
