[发明专利]电增强内置厌氧零价铁反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电增强内置厌氧零价铁反应器，其属于水处理技术领域。

背景技术

厌氧反应器工艺及其处理系统以其节省投资、降低能耗及运行费用、处理效果良好等优点，成为一项极具吸引力的水处理技术。从20世纪70年代问世的第二代废水厌氧生物处理反应器枛上流式厌氧污泥床(UASB)开始，发展到今天的被认为是最有前景的第三代厌氧反应器枛厌氧膨胀颗粒床反应器(EGSB)、内循环厌氧反应器(IC)和厌氧复合床(UBF)。第三代厌氧反应器获得高处理效率的关键是要形成适应待处理废水的颗粒化污泥，因此污泥颗粒化被认为是大多数厌氧反应器成功启动的标志。然而，厌氧反应器的初次启动可能要花费数月甚至更长的时间。如何在短时间内培养出活性高、沉降性能优良的厌氧颗粒污泥成为厌氧生物反应器在更广范围内推广应用的关键。

对于启动缓慢的问题，目前采用较多的方法有：接种颗粒化污泥、加入絮凝剂、优化水力条件等。从其它反应器中接种颗粒化污泥对大部分污染企业来说不具备条件，较难实现，且影响到原反应器的运行；加絮凝剂可能造成阴离子对厌氧微生物的毒性积累，且操作控制较为繁琐；优化水力条件利用水力剪切作用，通过控制水流、气流的流速、流态，实现快速颗粒化，但该方法一般作为辅助手段。

针对这一问题，我们在申请专利200910012293.4中，将零价铁置于厌氧反应器中，零价铁缓慢释放的亚铁离子，可有效压缩胶体污泥的双电层，降低Zeta电位，加速污泥颗粒化的进程。同时，零价铁(铁屑)表面的氧化还原过程，有助于中和有机酸，破坏偶氮染料的偶氮键，促进染料的脱色。除此之外，零价铁可显著降低厌氧反应器内的氧化还原电位，有助于专性厌氧微生物的生长。但是，该方法在运行一段时间后，由于微生物的附着，铁屑床层逐渐被覆盖，零价铁床层的活性逐渐降低。

发明内容

针对厌氧反应器启动周期长，易受到其他环境因素干扰，处理性能不佳等缺点，本发明提供一种电增强内置厌氧零价铁反应器。该反应器应采用电极产生弱电场对微生物进行刺激，促进微生物的生长。同时，电极的氧化还原作用也有利于污染物的分解，特别是印染废水的脱色与难降解物质的分解。

本发明采用的技术方案是：一种电增强厌氧内置零价铁反应器包括一个厌氧反应器，厌氧反应器内从下向上依次设有布水器、零价铁填充层、生物滤料层、三相分离器以及穿过铁碳床层的回流水系统；进水泵通过进水管道和厌氧反应器的底部连接。在所述零价铁填充层内设置两枚石墨电极，通过导线电气连接至外部的直流稳压电源；在零价铁填充层上部、下部设置管道调控铁的溶出，该管道通过循环泵把零价铁填充层上部与厌氧反应器的底部连接。

所述零价铁填充层的最低处位于厌氧反应器的上部，零价铁填充层的长度为厌氧反应器有效高度H的5％～30％，零价铁填充层的底板和顶端设有筛孔，在零价铁填充层中装填有大于1/2高度的零价铁材料。

所述石墨电极采用增强厌氧微生物生长速度、促进污泥颗粒化和生物降解的直流电源调整电压为0-2V和微电流为＜0.01mA。

上述技术方案的指导思想是：通过外加电压调控铁床层中零价铁的溶解，强化零价铁表面的氧化还原反应。而铁表面的氧化还原过程包括：(1)零价铁失去电子，参与难降解污染物的分解(如含氯、硝基、偶氮的有机物)；(2)零价铁受有机酸腐蚀，降低反应器酸度；(3)零价铁中的碳(或为增强零价铁作用而外加的活性炭)在处理液中，与零价铁形成无数微小电极对，在碳阴极上的电极反应产生氢氧根(利用反应器中的极微量溶解氧)，提高对酸化的冲击。同时，零价铁与厌氧之间的以下作用，也促进了处理过程：(1)零价铁的还原作用降低厌氧的氧化还原电位，有利于产甲烷过程；(2)形成的亚铁离子，可压缩污泥的双电层，降低Zeta电位，有助于污泥的团聚，促进颗粒化过程。

外加电压除了增强这种零价铁的氧化还原过程，从而促进厌氧处理外，还可形成以下作用：(1)刺激微生物的生长，促进生物酶的合成；(2)电极的氧化还原作用促进污染物的分解。

众所周知，颗粒化污泥是以产甲烷菌和真细菌为主的一个共存体系，颗粒化污泥缓慢的主要原因是产甲烷菌的生长缓慢，且非常容易受到环境条件的影响(如pH、DO、温度、环境毒物等)。通过以上分析可知，电增强作用可为产甲烷菌创造一个更加适于生存的环境，降低环境因素的影响，促进产甲烷菌的生长代谢，促进污泥颗粒化，同时提高处理能力。同时，在空气隔绝的条件下，溶出的铁以二价形式存在，不会在铁表面形成氧化层覆盖，解决有氧环境中零价铁的板结和钝化问题。