CN112299553A - 一种解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法 - Google Patents

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冯岩
杨涵洁
孙浩志
刘子晨
兰雅琦
李英新
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Abstract

本发明提出一种解决电催化曝气生物滤池中阴极结垢现象的方法，可有效解决随之引发的一系列问题如反应器堵塞、电流效率低或粒子电极板结等，还会增加反冲洗过程中布气后滞及布气不均，导致局部反冲洗强度不足引起滤料板结、运行压力高、过水不畅等一系列运行管理问题。本发明在对电催化曝气生物滤池进行反冲洗时，交换电催化曝气生物滤池的阴阳极；对反应器进行气洗5~8分钟；气‑水联合冲洗7~10分钟；水洗8~10分钟，最后再次交换阴阳极。大量实验现象证明已长期使用的反应器使用本发明所提出的反冲洗方法后明显阴极表面结垢物减少，新建的反应器使用本发明所提出的反冲洗方法后没有明显阴极结垢物沉积。

Description

一种解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法
技术领域
本发明专利涉及对电催化曝气生物滤池阴极结垢问题的解决。可用于污废水厂的深度处理单元。
背景技术
目前，生物法是最常见的污水处理工艺。生物法可去除水中的臭味、有机物、色度，而且工艺成熟，管理方便，运行成本低，操作简易。但生物化学法对有毒新兴有机污染物质的分解不够彻底，而且分解速度较慢，有时因中毒而失去活性；电化学法是水中污染物通过获得或失去电子发生氧化还原反应而得以高效去除，还可产生以羟基自由基为代表的高级氧化反应。电化学技术发展快速，反应设备简单，处理能力强，易操作，易控制，但存在诸多副反应，比如析氧、析氯、析氢，同时存在电流效率低，运行费用高，能耗大等问题。鉴于两种方法的特点及存在的局限性，一种新的在同一个反应器内将电化学反应与微生物反应耦合起来的电生物耦合法已逐渐受到世界各国关注，并极具发展潜力。其中，三维电化学与曝气生物滤池的结合有效的提升了传统曝气生物滤池的处理效率。
然而，大多数对电催化曝气生物滤池的研究还属于实验室小试或中试阶段，具体针对污水厂的曝气生物滤池进行改造的还很少。主要原因就是电催化曝气生物滤池中的阴极结垢现象较为严重，容易导致诸多问题如：(1)如附图1所示的纵向布置的电催化生物滤池在反冲洗过程中，由阴极板上结垢经常出现布水布气不均匀，局部区域反冲洗强度过大，经常出现布水存在滞后性，靠近进气端局部区域先行布水布气甚至强度远超设计强度，而其它区域布水布气存在明显的滞后性且强度也极度不均匀；(2) 如附图2所示的横向布置的电催化生物滤池在反冲洗过程中，由阴极板上结垢导致反应器堵塞、电流效率低、粒子电极板结；(3) 如附图3所示的环状扩大阳极电催化生物滤池在反冲洗过程中，由中心阴极柱上结垢导致过多沉积至反应器下方，导致反应器堵塞、电流效率低、粒子电极板结、承托层与滤料层混床等问题。种种现象让日常生产运营工作疲惫不堪。目前急需解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法及使用方法彻底解决现状问题。
发明内容
本发明提出一种解决电催化曝气生物滤池中阴极结垢的方法，以解决阴极结垢引发的一系列问题如反应器堵塞、电流效率低或粒子电极板结等，还会增加反冲洗过程中布气后滞及布气不均，导致局部反冲洗强度不足引起滤料板结、运行压力高、过水不畅等一系列运行管理问题。发明了一种解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法。
本发明在在对电催化曝气生物滤池进行反冲洗时，交换电催化曝气生物滤池的阴阳极；对反应器进行气洗、气-水联合冲洗、水洗，最后再次交换阴阳极。反冲洗阶段阴极板变为阳极，表面产生氧气，与反冲洗方法过程中向上的冲洗力合成足以脱落结垢物的剪切力，脱落物随反冲洗出水流出，所以交换阴阳极后应增加气洗时间，实验数据证明，气洗时间应为5~8min，气-水联合冲洗时间为7~10min。
大量实例证明，本发明提出的方法可以有效的解决电催化曝气生物滤池阴极结垢问题。
本发明的特征在于：
1. 在对电催化曝气生物滤池进行反冲洗时，交换电催化曝气生物滤池的阴阳极；对反应器进行气洗5~8分钟；气-水联合冲洗7~10分钟；水洗8~10分钟，最后再次交换阴阳极。
2. 每个反应器在其电源处设置一个交换电极的换向器，用以控制反应器中电极的交换过程。
3. 反冲洗时反应体系内的电压强度为30~100V。
4. 反冲洗时气洗时间为5~8分钟，其中空气冲洗强度为12~16L/m2•s。
5. 反冲洗时气-水联合冲洗时间为7~10分钟，其中空气冲洗强度为12~16L/m2•s；水冲洗强度为4~6L/m2•s。
6. 反冲洗时水洗时间为8~10分钟，其中水冲洗强度为4~6L/m2•s。
7. 反冲洗的间隔应为2~3天。
本发明相对于现有技术的有益效果包括：
1、本发明极大地加快了水处理反应的速率，可大幅度降低成本。
2、无二次污染风险。
附图说明
如附图1所示为具体实施案例1的反应器示意图。
如附图2所示为具体实施案例2的反应器示意图。
如附图3所示为具体实施案例3的反应器示意图。
如附图4所示为具体实施案例3的反应器俯视图。
具体实施方式
下面结合实际对本发明做进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。
实施案例1
如附图1所示的纵向布置的电催化生物滤池：污废水从进水口（1）处进水，向上流经过承托层（2）后进入电催化曝气生物滤池主体部分：颗粒生物滤料（4）在电极板（5）的作用下成为一个个微电极有效提升了难生物降解有机物的去除率。然而在反冲洗过程中，由阴极板上结垢经常出现布水布气不均匀，局部区域反冲洗强度过大，经常出现布水存在滞后性，靠近进气端局部区域先行布水布气甚至强度远超设计强度，而其它区域布水布气存在明显的滞后性且强度也极度不均匀。使用本发明提出的反冲洗方法，反冲洗时利用电流换向器（7）交换阴阳极，对反应器进行气洗5~8分钟；气-水联合冲洗7~10分钟；水洗8~10分钟，最后再次交换阴阳极。大量实验现象证明已长期使用的反应器使用本发明所提出的反冲洗方法后明显阴极表面结垢物减少，新建的反应器使用本发明所提出的反冲洗方法后没有明显阴极结垢物沉积。
实施案例2
如附图2所示的横向布置的电催化生物滤池：污废水从进水口（1）处进水，进水处伴有曝气装置（2），向上流经过承托层（3）后进入电催化曝气生物滤池主体部分：颗粒生物滤料（4）在电极板（5）（6）的作用下成为一个个微电极有效提升了难生物降解有机物的去除率。然而在反冲洗过程中，由阴极板上结垢导致反应器堵塞、电流效率低、粒子电极板结。使用本发明提出的反冲洗方法，反冲洗时利用电流换向器（8）交换阴阳极，对反应器进行气洗5~8分钟；气-水联合冲洗7~10分钟；水洗8~10分钟，最后再次交换阴阳极。大量实验现象证明已长期使用的反应器使用本发明所提出的反冲洗方法后明显阴极表面结垢物减少，新建的反应器使用本发明所提出的反冲洗方法后没有明显阴极结垢物沉积。
实施案例3
如附图3和附图4所示的环状扩大阳极电催化生物滤池，该反应器的俯视图如附图4所示：污废水从进水口（1）处进水，进水处伴有曝气装置（2），向上流经过承托层（3）后进入电催化曝气生物滤池主体部分：颗粒生物滤料（4）在电极板（5）（6）的作用下成为一个个微电极有效提升了难生物降解有机物的去除率。然而在反冲洗过程中，由中心阴极柱上结垢导致过多沉积至反应器下方，导致反应器堵塞、电流效率低、粒子电极板结、承托层与滤料层混床等问题。使用本发明提出的反冲洗方法，反冲洗时利用电流换向器（8）交换阴阳极，对反应器进行气洗5~8分钟；气-水联合冲洗7~10分钟；水洗8~10分钟，最后再次交换阴阳极。大量实验现象证明已长期使用的反应器使用本发明所提出的反冲洗方法后明显阴极表面结垢物减少，新建的反应器使用本发明所提出的反冲洗方法后没有明显阴极结垢物沉积。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细的说明，但不是表示本发明的具体实施方式是局限于这些实例。对于本发明所属拘束领的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或是替换，都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法，其特征在于：在对电催化曝气生物滤池进行反冲洗时，依次进行交换阴阳极、气洗、气-水联合冲洗和水洗，最后再次交换阴阳极。
2.一种如权利要求1所述的解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法，其特征在于：控制反应器中电极的交换过程的方法是在每个反应器在其电源处设置一个交换电极的换向器，或是手动交换电极。
3.一种如权利要求1所述的解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法，其特征在于：反冲洗时反应体系内的电压强度为30~100V。
4.一种如权利要求1所述的解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法，其特征在于：反冲洗时气洗时间为5~8分钟，其中空气冲洗强度为12~16L/m2•s。
5.一种如权利要求1所述的解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法，其特征在于：反冲洗时气-水联合冲洗时间为7~10分钟，其中空气冲洗强度为12~16L/m2•s；水冲洗强度为4~6L/m2•s。
6.一种如权利要求1所述的解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法，其特征在于：反冲洗时水洗时间为8~10分钟，其中水冲洗强度为4~6L/m2•s。
7.一种如权利要求1所述的解决电催化曝气生物滤池阴极结垢的方法，其特征在于：反冲洗的间隔应为2~3天。
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