[发明专利]一种新型低强度有机废水的厌氧膜电生物处理工艺

权利要求书

1.一种低强度有机废水的厌氧膜电生物处理工艺装置，其特征在于：设有保温层ii（39）的上流式厌氧污泥床反应器置于底座（44）上，其下部设有布水器（43），颗粒污泥区（14）和悬浮污泥区（15）自下而上设置于所述的上流式厌氧污泥床反应器内腔；进水泵（9）的一端经由管vi（45）插入进水池（46）而另一端经由管i（8）、阀门i（10）与所述的布水器（43）的下底连接；所述颗粒污泥区（14）内设有至少一对碳棒电极（40）；钛丝i（12）连接所述碳棒电极（40）并穿过所述上流式厌氧污泥床反应器下部一侧的通孔i（13）与电化学工作站（3）接线口iii（6）的连接线iii（7）连接于连接点i（11）；管v（41）、阀门v（42）连接所述颗粒污泥区（14）另一侧的下部；压力表ii（36）经由阀门iv（35）与管iv（38）连接于所述悬浮污泥区（15）上部；所述上流式厌氧污泥床反应器的中部设有膜生物反应器（32）；该膜生物反应器（32）内部中间设有导电膜（34），垫圈（16）分别设置在所述导电膜（34）的上下两侧；钛丝ii（18）与所述导电膜（34）表面相连并穿过通孔ii（19）与电化学工作站（3）的接线口i（4）的连接线ii（2）连接于连接点ii（17）；所述设有保温层i（20）的上流式厌氧污泥床反应器上部为三相分离区（22），而三相分离器（21）和参比电极（25）分别固定于所述上流式厌氧污泥床反应器的上盖；所述三相分离器（21）上部端口设置集气口（26）；所述参比电极（25）的上部与钛丝iii（24）相连并与电化学工作站（3）接线口i（5）的连接线i（1）连接于连接点iii（23）；压力表i（29）经阀门iii（33）与管iii（31）连接于所述三相分离区（22）的下部；阀门ii（28）一侧经管ii（27）与所述三相分离区（22）上部的出水口相连而另一侧经管vii（48）排入出水池（47）。

2.根据权利要求1所述的一种低强度有机废水的厌氧膜电生物处理工艺装置，其特征在于：所述碳棒电极（40）为对电极，数量为2对。

3.根据权利要求1所述的一种低强度有机废水的厌氧膜电生物处理工艺装置，其特征在于：所述导电膜（34）为工作电极。

4.一种使用权利要求1所述的装置对低强度有机废水的厌氧膜电生物处理工艺， 包括以下工序：

1）在通风橱内，先向250 mL烧杯内缓慢加入10 mL浓硝酸，再沿杯壁缓慢加入30 mL浓硫酸，边加边搅拌，配制40 mL混酸备用；

2）向上述混酸中缓慢加入粒径范围为40-60 nm的碳纳米管0.5~1.5 g，边加边搅拌，直至碳纳米管完全溶于混酸；

3）将上述完全混合溶液缓慢倒入250 mL圆底烧瓶内，用保鲜膜封口后，置于加热套进行搅拌加热，加热时间为20~30 min，温度控制在60~80℃；停止加热后，取出圆底烧瓶，空气冷却；

4）采用1000 mL烧杯，内置800 mL去离子水；将冷却后的圆底烧瓶内的混合溶液缓慢倒入其中，边加边搅拌，并用去离子水反复冲洗圆底烧瓶，将冲洗液倒入烧杯内，直至烧杯内液体至1000 mL；用保鲜膜封口烧杯，静置10~15 h；可明显观察到内部混合液分层；

5）将静止后分层混合液的上层清液倒掉，通过真空抽滤方法，将剩余溶液抽滤在0.45μm水膜上，并用去离子水反复冲洗烧杯底部，继续抽滤冲洗液，直至烧杯底部没有残余黑色固体；

6）用药匙刮取抽滤完成的水膜表面酸化后的碳纳米管，置于玻璃平板表面，在80℃条件下进行烘干干燥；干燥完成后，将其置于烧杯内，在室温条件下存放备用；

7）取0.03~0.06 g烘干备用的碳纳米管，加入100 mL二甲基甲酰胺中，边加边搅拌，再超声2 h，使其完全溶解，制成导电膜材料制备液；再通过真空抽滤的方法，将10~30 mL的制备液负载至直径40 mm的玻璃纤维膜上；

8）将负载制备液后的膜置于250~300℃的炉内进行高温烧结2~2.5 h，制备直径为40mm的碳纳米管-玻璃纤维导电膜；

9）采用取自厌氧污泥发酵罐的消化污泥来启动上流式厌氧污泥床反应器，使颗粒污泥区（14）的污泥浓度达到10~20 g/L；

10）取用制备完成的导电膜（34）置于膜生物反应器（32）内，表面与钛丝ii（18）相连，通过通孔ii（19）连接至装置外部；采用碳棒电极（40）置于上流式厌氧污泥床反应器下部，表面与钛丝i（12）相连，通过通孔i（13）连接至装置外部；

11）打开电化学工作站（3），与参比电极（25）相连的钛丝iii（24）和连接线i（1）连接于连接点iii（23），与导电膜（34）相连的钛丝ii（18）和连接线ii（2）连接于连接点ii（17），与碳棒电极（40）相连的钛丝i（12）和连接线iii（7）连接于连接点i（11）；设置阴极电势为0 V，改变阳极电势，控制两电极间电压在0.8~1.2 V范围内；

12）打开进水泵（9）和阀门i（10），低强度有机废水从进水池（46）依次经由管vi（45）、管i（8）、布水器（43），进入上流式厌氧污泥床反应器下部颗粒污泥区（14）；水力停留时间控制在4~8 h；温度控制在25~30℃；

13）打开阀门iv（35），导电膜（34）截留前的有机废水经由管iv（38）冲击压力表ii（36），得到膜前压力数；打开阀门iii（33），通过导电膜（34）的处理后废水经由管iii（31）冲击压力表i（29），得到膜后压力数；两者之差，即为跨膜压差；

14）导电膜（34）前经过一定厌氧膜生物处理后的有机废水在水力冲击作用下通过导电膜层，进入上流式厌氧污泥床反应器上部，在三相分离区（22）完成水、气分离；打开阀门ii（28），达标出水经管ii（27）、阀门ii（28）、管vii（48）流出装置，储于出水池（47）中；产生的气体经三相分离器（21）排出装置，于集气口（26）进行有效收集；

15）每隔12~15 h量取出水池（47）内液体体积。