一種上流式厭氧污泥床電化學傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種厭氧廢水處理裝置，特別是涉及一種升流式厭氧污泥床反應器裝置。
技術背景
[0002]UASB反應器是升流式厭氧污泥床反應器(up flow anaerobic sludge blanketreactor)的簡稱。該反應器是由荷蘭教授Lettinga等人研制開發(fā)的一項厭氧生物處理技術，是新一代高效厭氧反應器的典型代表。近些年來已經(jīng)應用在各類有機污水的處理中，已被廣泛地用于處理較高COD濃度的工業(yè)廢水的處理，表現(xiàn)出了良好的處理效果。但是由于其仍以厭氧微生物為核心進行處理，因此UASB有對環(huán)境條件又要求苛刻，所以培養(yǎng)馴化較為困難，啟動調試周期較長，對水質和負荷變化較為敏感，控制及運行相對較復雜，缺少量化控制參數(shù)等缺點。
[0003]微生物燃料電池(Microbial fuel cell，MFC)是將廢水中的有機物通過微生物對其的代謝作用，使廢水中的化學能轉變成電能。此方法不但可以獲得較為清潔的電能，還可以使廢水凈化，減少環(huán)境污染，在近年的MFC研究中我們發(fā)現(xiàn)，MFC盡管顯示出極大的研究和應用價值，但是要實現(xiàn)MFC的實際應用關鍵問題是提高和保持其產(chǎn)電效能。目前MFC產(chǎn)生的電能仍相對較小，很難將其直接利用，這一問題極大限制了MFC應用領域范圍。由于MFC產(chǎn)生的電流可以進行在線監(jiān)測，因此MFC可作為一種利用電信號作為反饋的生物傳感器，并且無需轉換信號的中間媒介。關注其在不同環(huán)境條件下的產(chǎn)電響應性的問題成為MFC技術研究的一個新的熱點，也出現(xiàn)了不少基于MFC技術的電化學傳感器。
[0004]目前一些研究人員發(fā)明了一體式UASB-MFC生物傳感耦合系統(tǒng)。但是，一體式UASB-MFC生物傳感耦合系統(tǒng)有設計本身缺陷帶來的一系列缺點。比如，由于一體式設計帶來的較長HRT導致傳感速度不靈敏、傳感器出現(xiàn)問題需要維護時不得不停止運行UASB反應器，產(chǎn)電微生物易受到反應器中外部水力作用影響等問題，在應用中需要進一步改進。因此本發(fā)明基于以往技術提出一種基于MFC的上流式厭氧污泥床電化學傳感器。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種獨立于UASB反應器外的分體式電化學傳感器。本發(fā)明的技術方案概述如下:
[0006]—種上流式厭氧污泥床電化學傳感器，生物傳感器進水閥門(I)設置于生物傳感器側壁下面，通過進水管(14)與UASB出水閥門⑶連在一起，進水管(14)上有生物傳感器進水蠕動栗(18)，生物傳感器出水閥門(2)設置于傳感器頂部，通過出水管(15)與UASB進水閥門(9)連接在一起，生物傳感器上有法蘭1(11)，法蘭I外側中間部分貼著質子交換膜(4)，質子交換膜外側是銅網(wǎng)(3)，法蘭2(12)內側中間有組成生物傳感器陰極的碳紙(5)貼著銅網(wǎng)，MFC陽極(6)在生物傳感器內部，生物傳感器上方設置有導線孔(16)，穿過導線孔設置的導線(17)的一端與陽極連在一起，另一端依次與外電阻(7)、銅網(wǎng)和陰極連接，從內到外依次把質子交換膜、銅網(wǎng)、碳紙夾在法蘭I和法蘭2中間，利用螺絲(13)把法蘭I和法蘭2密封固定在一起。生物傳感器出現(xiàn)問題時只需關閉傳感器進水閥門(I)、出水閥門(2)和UASB出水閥門(8)、進水閥門(9)單獨對傳感器進行維護，不影響UASB正常運行。
[0007]本發(fā)明使生物化學和電化學有機結合，除了具有占地面積小、操作方便、能夠在不同運行工況下產(chǎn)生對應的傳感信號等特點，還具有傳感靈敏度高、運行維護方便等優(yōu)點。
[0008]因此本發(fā)明控制和運行UASB并使其保持良好的運行狀態(tài)有著極其重要的意義。
【附圖說明】
[0009]圖1:本發(fā)明的一種上流式厭氧污泥床電化學傳感器分解示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳述:
[0011 ] 一種上流式厭氧污泥床電化學傳感器，生物傳感器進水閥門(I)設置于生物傳感器側壁下面，通過進水管(14)與UASB出水閥門⑶連在一起，進水管(14)上有生物傳感器進水蠕動栗(18)，生物傳感器出水閥門(2)設置于傳感器頂部，通過出水管(15)與UASB進水閥門(9)連接在一起，生物傳感器上有法蘭1(11)，法蘭I外側中間部分貼著質子交換膜(4)，質子交換膜外側是銅網(wǎng)(3)，法蘭2(12)內側中間有組成生物傳感器陰極的碳紙(5)貼著銅網(wǎng)，MFC陽極(6)在生物傳感器內部，生物傳感器上方設置有導線孔(16)，穿過導線孔設置的導線(17)的一端與陽極連在一起，另一端依次與外電阻(7)、銅網(wǎng)和陰極連接，從內到外依次把質子交換膜、銅網(wǎng)、碳紙夾在法蘭I和法蘭2中間，利用螺絲(13)把法蘭I和法蘭2密封固定在一起。傳感器出現(xiàn)問題時只需關閉傳感器進水閥門(I)、出水閥門(2)和UASB出水閥門
(8)、進水閥門(9)單獨對傳感器進行維護，不影響UASB正常運行。
[0012]本發(fā)明的工作過程:
[0013]在一種上流式厭氧污泥床電化學傳感器運行過程中，生物傳感器位于比UASB進水閥門(9)稍微高處，UASB反應器(10)內有機廢水通過蠕動栗(18)經(jīng)傳感器進水管(14)流入傳感器內部，傳感器內部的廢水通過傳感器出水管(I5)溢流到UASB反應器內，陽極(6)與陰極(5)用導線(17)連接起來，并負載外電阻(7)，利用附著在傳感器內部陽極(6)上的產(chǎn)電菌對有機物進行分解產(chǎn)生電壓，形成較為穩(wěn)定的電流;有機質在陽極(6)被微生物降解過程中產(chǎn)生的電子由外部電路傳輸?shù)疥帢O(5)在傳感器內形成閉合回路。由于上述回路中的電流大小和變化是與傳感器內部的微生物濃度、狀態(tài)以及體系環(huán)境緊密相關的，所以通過監(jiān)控電路中的電壓或電流大小變化來表征傳感器內部一個動態(tài)的環(huán)境，傳感器內部廢水來自UASB反應器，因此能夠有效的評估出UASB反應器內部的一個運行狀態(tài);為UASB反應器控制運行變?yōu)楹唵位?、有效進行實時監(jiān)控。傳感器出現(xiàn)問題時只需關閉傳感器進水閥門(I)、出水閥門(2)和UASB出水閥門(8)、進水閥門(9)單獨對傳感器進行維護，不影響UASB正常運行。該生物傳感器通過電化學信號的實時反饋UASB裝置內部的運行狀態(tài)，同時解決了一體式UASB-MFC生物傳感耦合系統(tǒng)反應時間慢、運行維護不方便等問題，在實際工程運行中使UASB的啟動和調試變得更加簡單，為UASB啟動和運行工作提供了極大地便利。
[0014]以上描述是對本發(fā)明的解釋不是對發(fā)明的限定，在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本發(fā)明可以做任何形式的修改。
【主權項】
1.一種上流式厭氧污泥床電化學傳感器，生物傳感器進水閥門(I)設置于生物傳感器偵_下面，通過進水管(14)與UASB出水閥門(8)連在一起，進水管(14)上有生物傳感器進水蠕動栗(18)，生物傳感器出水閥門(2)設置于傳感器頂部，通過出水管(15)與UASB進水閥門(9)連接在一起，生物傳感器上有法蘭1(11)，法蘭I外側中間部分貼著質子交換膜(4)，質子交換膜外側是銅網(wǎng)(3)，法蘭2(12)內側中間有組成生物傳感器陰極的碳紙(5)貼著銅網(wǎng)，MFC陽極(6)在生物傳感器內部，生物傳感器上方設置有導線孔(16)，穿過導線孔設置的導線(17)的一端與陽極連在一起，另一端依次與外電阻(7)、銅網(wǎng)和陰極連接，從內到外依次把質子交換膜、銅網(wǎng)、碳紙夾在法蘭I和法蘭2中間，利用螺絲(13)把法蘭I和法蘭2密封固定在一起。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種上流式厭氧污泥床電化學傳感器及運行方法，涉及一種厭氧廢水處理裝置，特別是涉及一種升流式厭氧污泥床反應器裝置。本發(fā)明利用微生物燃料電池(MFC)的生物傳感功能，針對UASB控制及運行相對較復雜的缺點，通過MFC電化學信號實時反饋UASB裝置內部的運行狀態(tài)，來達到UASB控制運行簡單化的目的。此外，本發(fā)明克服現(xiàn)有的技術不足解決了一體式UASB-MFC生物傳感耦合系統(tǒng)因一體式設計缺點導致的反應時間慢、運行維護不方便等問題，在實際工程運行中使UASB的啟動和調試變得更加簡單，為UASB啟動和運行工作提供了極大地便利。
【IPC分類】G01N27/416, C02F3/28
【公開號】CN105645579
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】賈輝, 文哲武, 楊光
【申請人】天津工業(yè)大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月14日