申请日2018.07.10
公开(公告)日2018.11.20
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明公开了一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统，包括进液罐，泵，上流式厌氧污泥床反应器，在所述反应器的中部设置有侧管道，侧盲板内部设置有导电载体和阴极，导电载体通过导线与电阻的一端连接，电阻的另一端通过导线与设置在所述反应器内部、相对于侧管道的阳极连接;除尘灰极板设置在上流式厌氧污泥床反应器内的下部，并分别通过导线与电阻的两端连接;本发明的系统，利用除尘灰极板中铁碳微电解中产生的[H]和Fe2+与有机物发生氧化反应，提高有机物的去除效率;有效缓解除尘灰极板中铁腐蚀程度，促进铁碳微电解反应速率。此外弱电场可促使大量微电极形成，强化微生物与电极表面之间电子传递，促进厌氧消化。
权利要求书
1.一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统，包括带有搅拌器(19)的进液罐(1)，进液罐通过管道与泵(2)连接后，再与上流式厌氧污泥床反应器(5)底部连接，上流式厌氧污泥床反应器(5)的底部设置有布水器(4);侧壁的下部、中部和上部依次设置有第一阀门(6)，第二阀门(20)和第三阀门(21)，顶部设置有三相分离器(7)，三相分离器的顶部通过管道依次与水封瓶(17)、气体流量计(18)连接;上流式厌氧污泥床反应器(5)的顶部通过管道与储水罐8连接，在上流式厌氧污泥床反应器(5)的中部设置有侧管道(3)，侧管道的外端部设置有法兰盘(16)，侧盲板(14)与法兰盘连接;在侧盲板(14)内部设置有导电载体(13)和阴极(12)，导电载体(13)通过导线与电阻(10)的一端连接，电阻的另一端通过导线与设置在上流式厌氧污泥床反应器(5)内部、相对于侧管道的阳极(9)连接;其特征是除尘灰极板(15)设置在上流式厌氧污泥床反应器内的下部，除尘灰极板的两边分别通过导线与电阻(10)的两端连接;电压表(11)通过导线与电阻(10)的两端连接。
2.根据权利要求1所述的一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统，其特征是所述除尘灰极板(15)用下述方法制成：将高炉除尘灰粉碎，过400-800目筛，将过筛后的高炉除尘灰放入质量浓度为10%-15%的盐酸水溶液中，搅拌1-3min，过滤，用去离子水冲洗，干燥，压制成板状或片状，涂覆粘合剂，所述粘合剂由环氧树脂与固化剂按质量比(5-10):1的比例混合而成。
3.根据权利要求2所述的一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统，其特征是所述固化剂为脂肪胺和芳香胺中至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统，其特征是所述脂肪胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
5.根据权利要求3所述的一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统，其特征是所述芳香胺为间苯二甲胺、间苯二胺或二氨基二苯基甲烷。
说明书
一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统
技术领域
本发明涉及一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统及厌氧消化方法，属于水处理技术领域。
背景技术
上流式厌氧污泥床反应器(Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket，UASB)作为一种处理污水的厌氧生物设备，具有处理成本低、COD去除能力高等特点，广泛应用于生活污水及有机物含量较高的工业废水。但是UASB以厌氧微生物为核心，其对环境条件要求苛刻。因此，低产甲烷活性导致的过度酸化便影响反应器的厌氧消化性能。
微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)作为一种通过微生物的催化作用将有机物中的化学能直接转化为电能的生物反应装置。近年来很多学者将微生物燃料电池的产电原理应用到污水处理过程中。一些研究人员发明了一体式UASB-MFC耦合系统，利用UASB污泥中微生物将有机物降解转化为电能，此过程中产生的电能具有应用于电催化过程的潜质，但仍然没有解决UASB低产甲烷活性导致的过度酸化影响反应器的厌氧消化性能的问题。
高炉除尘灰作为钢铁生产过程中产生的粉尘及副产品等固体废弃物，目前，尚未有将高炉除尘灰应用于上流式厌氧污泥床系统中的报道。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统。
本发明的技术方案概述如下：
一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统，包括带有搅拌器19的进液罐1，进液罐通过管道与泵2连接后，再与上流式厌氧污泥床反应器5底部连接，上流式厌氧污泥床反应器5的底部设置有布水器4;侧壁的下部、中部和上部依次设置有第一阀门6，第二阀门20和第三阀门21，顶部设置有三相分离器7，三相分离器的顶部通过管道依次与水封瓶17、气体流量计18连接;上流式厌氧污泥床反应器5的顶部通过管道与储水罐8连接，在上流式厌氧污泥床反应器5的中部设置有侧管道3，侧管道的外端部设置有法兰盘16，侧盲板14与法兰盘连接;在侧盲板14内部设置有导电载体13和阴极12，导电载体13通过导线与电阻10的一端连接，电阻的另一端通过导线与设置在上流式厌氧污泥床反应器5内部、相对于侧管道的阳极9连接;除尘灰极板15设置在上流式厌氧污泥床反应器内的下部，除尘灰极板的两边分别通过导线与电阻10的两端连接;电压表11通过导线与电阻10的两端连接。
优选地，除尘灰极板15用下述方法制成：将高炉除尘灰粉碎，过400-800目筛，将过筛后的高炉除尘灰放入质量浓度为10%-15%的盐酸水溶液中，搅拌1-3min，过滤，用去离子水冲洗，干燥，压制成板状或片状，涂覆粘合剂，所述粘合剂由环氧树脂与固化剂按质量比(5-10):1的比例混合而成。
固化剂优选为脂肪胺和芳香胺中至少一种。
脂肪胺优选为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
芳香胺优选为间苯二甲胺、间苯二胺或二氨基二苯基甲烷。
本发明的优点：
本发明的一种电催化高炉除尘灰强化上流式厌氧污泥床系统，在操作时，可以将生物化学和电化学有机结合，在上流式厌氧污泥床反应器内放置除尘灰极板，利用除尘灰中铁碳微电解中产生的[H]和Fe2+与有机物发生氧化反应，提高有机物的去除效率;同时阳极9表面微生物氧化有机物过程中产生的弱电场可有效缓解除尘灰极板中铁腐蚀程度，减少除尘灰极板表面附着的铁锈，促进铁碳微电解反应速率。此外弱电场可促使大量微电极形成，强化微生物与电极表面之间的电子传递过程，提升厌氧消化过程中水解酸化反应速度，加速有机物质降解，促进厌氧消化过程，提高处理效率，为污水处理提供一条高效、经济的新途径。
