[发明专利]一种电化学生物膜过滤组件及其应用和反应器

说明书

本发明公开了一种用于强化中间产物降解的电化学生物膜过滤组件及具有该组件的反应器和在强化污水处理中中间产物降解的应用，所述组件适用于分散式和集中式污水处理。组件由两片钛网作为阴极分置膜组件两侧，钛基锡锑电极作为阳极，置于两片钛网内侧，形成密闭膜腔，膜腔上方连接出水管和蠕动泵，蠕动泵以抽停模式运行；在一定外加电压下，阳极表面产生羟基自由基，污水经钛网阴极被抽吸入膜腔，在流经阳极表面时，水中的有机污染物被氧化降解；同时，钛网外侧表面逐渐形成一层附着的生物膜，借助抽停模式，有机污染物的氧化降解产物与钛网表面生物膜接触，得到强化降解，从而实现有机污染物的高效降解。

技术领域

本发明属于污水处理膜反应器组件技术领域，具体涉及一种用于强化中间产物降解的电化学生物膜过滤组件及具有该组件的反应器以及具有该组件在强化污水处理中中间产物降解的应用。

背景技术

抗生素、止痛药、抗炎药和激素等药物是水环境中最常检测到的一类有机污染物，这些化合物及其代谢产物通过其生产场所排放废水、生活污水、医药废水以及牲畜给药后的排泄物排放到地表水环境中，对人类和其他生物造成潜在威胁。电化学高级氧化技术(EAOPs)条件相对温和，操作简单，无化学药剂添加，出水水质稳定，在水质净化方面有较大潜力，已广泛应用于水环境中各类药物的去除。利用电化学高级氧化技术对微污染地表水进行净化，可生产用于饮用水或工业用水的高质量水。

然而，有研究表明，EAOPs难以有效矿化有机污染物，从而导致中间产物的积累。有研究通过参数优化进行电化学降解过程的调控，实现矿化效果的部分提升，但EAOPs反应的复杂性导致母体化合物矿化程度和中间产物的生成可能受特定地点的水质影响，其过程调控存在一定难度；也有研究通过工艺组合实现中间产物的转化，而母体化合物的差异性则对耦合技术的适应性提出了更高的要求。因此，亟需一种无差别实现降解中间产物转化的电化学组件或处理技术，以提升电化学氧化工艺对有机污染物的去除效果。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种一体式电化学生物膜过滤组件，用于水环境中有机污染物的去除。选用EAOPs中广泛应用的钛基锡锑电极作为阳极，内置于膜组件中，第一钛网阴极和第二钛网阴极置于膜组件外侧，同时作为生物膜生长的基材。利用生物在电极上的生长形成生物膜，借助抽停的操作模式，强化中间产物的去除效果，实现对污染物的降解效果提升。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种电化学生物膜过滤组件，还包括作为阴极的第一钛网阴极、作为阳极的钛基锡锑阳极、作为阴极的第二钛网阴极、出水管、与所述出水管连接的出水蠕动泵、进水管、稳压电源；所述第一钛网阴极-和第二钛网阴极-的钛网呈片状，所述第一钛网阴极-和第二钛网阴极-分别置于膜框架两侧，并与所述稳压电源的负极相连，同时作为生物膜生长的基材；所述膜框架内填充有电化学生物膜过滤组件；所述钛基锡锑电极置于第一钛网阴极-和第二钛网阴极-之间，并置于所述膜框架中间与所述稳压电源的正极相连；所述第一钛网阴极-、所述钛基锡锑阳极、所述第二钛网阴极-和填充有电化学生物膜过滤组件的膜框架形成密闭膜腔；所述出水管和所述进水管连接在所述密闭膜腔上方，所述出水蠕动泵以抽停模式运行。

进一步地，所述密闭膜腔下方设置有曝气管。

进一步地，所述曝气管连接有气体流量计和曝气泵。

进一步地，所述出水管于上出水蠕动泵前还设置有用于检测跨膜压力的压力表。

进一步地，所述钛网阴极与钛基锡锑电极之间的距离为1cm～2cm。

进一步地，所述电源为稳压直流电源、恒电位仪或电池中的一种。

进一步地，所述稳压电源的工作电压范围为2V/cm～4V/cm。

进一步地，所述钛网的目数为200～300目。

本发明还提供具有上述电化学生物膜过滤组件的电化学生物膜过滤反应器，包括反应器壳体。