專利名稱：一種串聯(lián)式電極-生物膜過(guò)濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物過(guò)濾裝置，尤其是涉及廢水處理技術(shù)中的一種串聯(lián)式電極-生物膜過(guò)濾器。
背景技術(shù)：
目前，在工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，采用各種生物過(guò)濾系統(tǒng)都存在一定的問(wèn)題，t匕如膜處理效果低，造成成本投入過(guò)大；掛膜期間亞硝氮的積累較大，亞硝酸鹽是硝化反應(yīng)不能完全進(jìn)行的中間產(chǎn)物，此時(shí)，水體溶氧缺乏，水性偏酸，加重了亞硝酸鹽的毒性。一般情況下，當(dāng)水體中亞硝酸鹽濃度達(dá)到0.lmg/1，就會(huì)對(duì)養(yǎng)殖生物產(chǎn)生危害。另外，在循環(huán)水中硝氮積累嚴(yán)重，一般認(rèn)為硝酸鹽對(duì)水生動(dòng)物沒(méi)有不良影響，其實(shí)在水體硝酸鹽的濃度較高(60mg/l)、時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),也有一定的危害。較高濃度的硝酸態(tài)氮,如果不能及時(shí)被微生物或植物吸收轉(zhuǎn)化為其它形式帶走，一直會(huì)處于三態(tài)氮的動(dòng)態(tài)循環(huán)中，一旦水體溶氧不足，隨時(shí)都會(huì)轉(zhuǎn)入反硝化過(guò)程，又以氨氮、亞硝酸鹽的形式危害水生動(dòng)物。所以，在工廠化養(yǎng)殖中，一般通過(guò)大量更換養(yǎng)殖水體來(lái)達(dá)到去除硝氮的目的,從而造成養(yǎng)殖成本增加,地下水體內(nèi)硝氮污染嚴(yán)重的后果。電極-生物膜技術(shù)是將電化學(xué)法與生物膜法相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的更高效、更經(jīng)濟(jì)、更具有競(jìng)爭(zhēng)性的技術(shù)。它采用在物理電極上進(jìn)行微生物掛膜、微生物電流馴化等手段制得附有生物膜的電極，然后在電極間通以直流電進(jìn)行電解，電解時(shí)陰極表面產(chǎn)出的氫被固著在陰極表面的反硝化生物膜所高效利用，達(dá)到反硝化效果。同時(shí)，銨離子通過(guò)電流作用，在生物膜表面形成一個(gè)高濃度的氨氮區(qū)，增加生物膜利用銨態(tài)氮的效果，從而達(dá)到更高效的氨氮去除效果。而且，已經(jīng)有研究表明，電極-生物膜法能夠去除C0D。但是電極-生物膜法限于電極的規(guī)模程度，被認(rèn)為只能制作小型的電極-生物膜反應(yīng)器，不能大規(guī)模的應(yīng)用。生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)(Rotating Biol ogical Contactor,簡(jiǎn)稱RBC)是目前處理污水最有效的手段之一。傳統(tǒng)的生物轉(zhuǎn)盤主要由盤片、接觸反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動(dòng)裝置所組成。轉(zhuǎn)盤浸入或部分浸入充滿廢水的接觸反應(yīng)槽內(nèi)，在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤一起以一定的線速度不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤交替地與廢水和空氣接觸，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的轉(zhuǎn)動(dòng)后，盤片上將附著一層生物膜。RBC的自然掛膜時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)亞硝氮和硝氮的積累沒(méi)有相應(yīng)的去除方法，同時(shí)，在低濃度的氨氮條件下，氨氮去除率低。所以，找到一種新型的生物膜處理方法就顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種串聯(lián)式電極-生物膜過(guò)濾器。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型包括供液系統(tǒng)、串聯(lián)式生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)和供電系統(tǒng)；其中:[0008]供液系統(tǒng):包括養(yǎng)殖廢水箱、蠕動(dòng)泵和硅膠管；蠕動(dòng)泵通過(guò)硅膠管將養(yǎng)殖廢水箱內(nèi)的養(yǎng)殖廢水通入串聯(lián)式生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的水箱中；串聯(lián)式生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng):有η個(gè)水箱，第I水箱至第η個(gè)水箱依次從高至低設(shè)置在階梯形的不銹鋼架上，第I水箱內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)軸中安裝有多片盤片，多片盤片中心以下部分浸入到第I水箱中的廢水中，露出第I水箱外靠近下一級(jí)水箱的水平旋轉(zhuǎn)軸裝有第I同步帶輪；η-1個(gè)水箱的盤片數(shù)量相同或不同外，其余結(jié)構(gòu)相同，均包括有一根水平旋轉(zhuǎn)軸，水平旋轉(zhuǎn)軸露出水箱外的兩端分別裝有同步帶輪，水平旋轉(zhuǎn)軸在箱體內(nèi)部的一段均安裝有多片盤片，多片盤片一部分浸入到水箱中的廢水中，相鄰水箱的同步帶輪均用各自同步帶連接，第η個(gè)水箱遠(yuǎn)離上一個(gè)水箱一端的同步帶輪通過(guò)同步帶與減速電機(jī)上的同步帶輪連接。供電系統(tǒng):包括導(dǎo)線、變壓器和η片石墨片；變壓器與電源連接，將220V交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷海瞧謩e安裝在各自水箱底部作為電源陽(yáng)極與變壓器連接，所有盤片作為陰極通過(guò)導(dǎo)線與變壓器連接，盤片與盤片之間通過(guò)導(dǎo)線連通，保證每個(gè)盤片與石墨片之間都存在電壓差。 所述η個(gè)水箱內(nèi)的盤片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的浸水面積占整個(gè)盤片的40% 90%。本實(shí)用新型具有的有益效果是:本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、自動(dòng)化程度高；且由于電流對(duì)氨氮的富集作用，從而達(dá)到能夠高效去除水體中低濃度氨氮的效果；由于反硝化作用的存在，水體中的硝氮積累不會(huì)過(guò)高，從而降低了水產(chǎn)養(yǎng)殖中養(yǎng)殖水體的更換量和養(yǎng)殖成本。本實(shí)用新型可用于工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖，水處理技術(shù) ，生物過(guò)濾器等領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，具有很好的市場(chǎng)前景和工程應(yīng)用前景。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1_養(yǎng)殖廢水箱；2_蠕動(dòng)泵；3_硅膠管；4-盤片；5_水箱；6_同步帶輪；7-導(dǎo)線；8_變壓器；9-n片石墨片；10-水平旋轉(zhuǎn)軸；11_同步帶；12-減速電機(jī)；13_不銹鋼架。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型包括供液系統(tǒng)、串聯(lián)式生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)和供電系統(tǒng)；其中:供液系統(tǒng):包括養(yǎng)殖廢水箱1、蠕動(dòng)泵2和硅膠管3 ;蠕動(dòng)泵2通過(guò)硅膠管3將養(yǎng)殖廢水箱I內(nèi)的養(yǎng)殖廢水通入串聯(lián)式生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的水箱中；串聯(lián)式生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng):有4個(gè)水箱5(四個(gè)水箱大小相同或不相同，圖中為不相同)，第I水箱至第4個(gè)水箱依次從高至低設(shè)置在階梯形的不銹鋼架13上，第I水箱內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)軸10中安裝有5片盤片4作為生物膜附著基物，露出第I水箱外靠近下一級(jí)水箱的水平旋轉(zhuǎn)軸10裝有I個(gè)同步帶輪6 ;第2水箱內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)軸10中安裝有5片盤片，露出第2水箱外水平旋轉(zhuǎn)軸10的兩端裝有2個(gè)同步帶輪6 ;第3水箱內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)軸10中安裝有7片盤片，露出第3水箱外的水平旋轉(zhuǎn)軸10兩端裝有2個(gè)同步帶輪6 ;第4水箱內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)軸10中安裝有7片盤片，露出第4水箱外靠近的水平旋轉(zhuǎn)軸10兩端裝有2個(gè)同步帶輪；相鄰水箱的同步帶輪6均用各自同步帶11連接，第4個(gè)水箱遠(yuǎn)離上一個(gè)水箱一端的同步帶輪6通過(guò)同步帶11與減速電機(jī)12上的同步帶輪6連接。供電系統(tǒng):包括導(dǎo)線7、變壓器8和4片石墨片9 ;變壓器8與電源連接，將220V交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷海?片石墨片9分別安裝在各自水箱底部作為電源陽(yáng)極與變壓器正極輸出端連接，所有盤片4作為陰極通過(guò)導(dǎo)線與變壓器負(fù)極輸出端連接，盤片與盤片之間通過(guò)導(dǎo)線連通，保證每個(gè)盤片與石墨片之間都存在電壓差。當(dāng)完成掛膜以后，將盤片及石墨片通入電壓，由于氨氮去除率f(x)與氨氮濃度X之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，所以當(dāng)通電電壓為OV時(shí)，f(x) =2972*(x-0.21)/(x+12.65);而當(dāng)通電電壓為IV時(shí)，f(x)=3172*(x-0.17)/(x+8.84)。由兩個(gè)方程可以看出，不僅通電后氨氮去除率在高濃度下有明顯的提高，而且能降低水體中最低的氨氮濃度。從而驗(yàn)證了串聯(lián)式電極-生物膜過(guò)濾器的氨氮去除能力。所以，該套過(guò)濾器既可以高效去除水體中的氨氮含量,也可以降低硝氮濃度，在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中使養(yǎng)殖池的換水量大大降低，從而降低養(yǎng)殖成本，增加養(yǎng)殖利潤(rùn)。所述4個(gè)水箱內(nèi)的盤片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的浸水面積占整個(gè)盤片的40% 90%，本例中分別為55%,77%,73%和 86%ο所述蠕動(dòng)泵的流量隨處理水體內(nèi)氨氮濃度的不同而不同，本例中使用46.08L/day ；所述石墨片的大小及安放位置為布滿整個(gè)水箱內(nèi)壁為最佳，本例中采用放置于水箱底部。所述減速電機(jī)與旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速通過(guò)調(diào)速器將轉(zhuǎn)速固定在3_6rpm ；所述盤片與石墨片 之間的電壓差固定在1-10V。
權(quán)利要求1.一種串聯(lián)式電極-生物膜過(guò)濾器，其特征在于:包括供液系統(tǒng)、串聯(lián)式生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)和供電系統(tǒng)；其中: 供液系統(tǒng):包括養(yǎng)殖廢水箱(I)、蠕動(dòng)泵(2)和硅膠管(3);蠕動(dòng)泵(2)通過(guò)硅膠管(3)將養(yǎng)殖廢水箱(I)內(nèi)的養(yǎng)殖廢水通入串聯(lián)式生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的水箱中； 串聯(lián)式生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng):有η個(gè)水箱，第I水箱至第η個(gè)水箱依次從高至低設(shè)置在階梯形的不銹鋼架(13)上，第I水箱內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)軸中安裝有多片盤片，多片盤片中心以下部分浸入到第I水箱中的廢水中，露出第I水箱外靠近下一級(jí)水箱的水平旋轉(zhuǎn)軸裝有第I同步帶輪；η-1個(gè)水箱的盤片數(shù)量相同或不同外，其余結(jié)構(gòu)相同，均包括有一根水平旋轉(zhuǎn)軸，水平旋轉(zhuǎn)軸露出水箱外的兩端分別裝有同步帶輪，水平旋轉(zhuǎn)軸在箱體內(nèi)部的一段均安裝有多片盤片，多片盤片一部分浸入到水箱中的廢水中，相鄰水箱的同步帶輪均用各自同步帶連接，第η個(gè)水箱遠(yuǎn)離上一個(gè)水箱一端的同步帶輪通過(guò)同步帶與減速電機(jī)上的同步帶輪連接； 供電系統(tǒng):包括導(dǎo)線(7)、變壓器(8)和η片石墨片(9);變壓器(8)與電源連接，將220V交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷海瞧謩e安裝在各自水箱底部作為電源陽(yáng)極與變壓器連接，所有盤片作為陰極通過(guò)導(dǎo)線與變壓器連接，盤片與盤片之間通過(guò)導(dǎo)線連通，保證每個(gè)盤片與石墨片之間都 存在電壓差。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種串聯(lián)式電極-生物膜過(guò)濾器。供液系統(tǒng)提供廢水通入串聯(lián)式水箱中；n個(gè)水箱從高至低設(shè)置在階梯形的不銹鋼架上，各水箱內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)軸中安裝有多片盤片，一部分浸入到水箱中的廢水中，每個(gè)水箱均通過(guò)同步帶輪通過(guò)同步帶串接后，最后一個(gè)水箱通過(guò)同步帶與減速電機(jī)上的同步帶輪連接。變壓器與直流電源連接，石墨片分別安裝在n個(gè)水箱底部作為電源陽(yáng)極，所有盤片串接作為陰極，保證每個(gè)盤片與石墨片之間都存在電壓差。本實(shí)用新型由于電流對(duì)氨氮的富集作用，達(dá)到能夠高效去除水體中低濃度氨氮的效果。本實(shí)用新型可用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，水處理技術(shù)，生物過(guò)濾器等領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。
文檔編號(hào)C02F1/48GK203112659SQ20132003524
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者朱松明, 劉培峰, 沈加正, 鄭榮進(jìn) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)