贵州强化电吸附耦合MBR处理废水技术

　贵阳MRB废水处理：本发明涉及一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统及其使用方法，包括砂滤装置、强化电吸附系统、MBR反应器和PLC控制系统。先通过砂滤装置去除印染废水中的悬浮物，再利用多级电吸附模块强化电吸附去除其中的重金属离子、盐离子，以减轻对MBR膜中微生物的毒害作用，提高废水的可生化性，使得MBR反应器对废水中COD的降解能力显著增强，同时避免了重金属离子、盐离子导致的膜污染现象。本发明利用卡槽固定金属支撑板，方便拆卸;通过电吸附模块轮换，金属支撑板后置的方法均衡了各电吸附模块的处理负荷，提高了整体电吸附模块处理效率。本发明将强化电吸附模块和MBR相耦合处理印染废水，具有快速、高效、运行稳定、能耗低，占地小等特点。

　　权利要求书

　　1.一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统，包括进水管(1)、砂滤装置(2)、MBR反应器(4)以及出水管(5)，所述的进水管(1)与砂滤装置(2)连接，进水管(1)能将废水注入砂滤装置(2)，所述的砂滤装置(2)用于将废水中的悬浮物去除，所述的MBR反应器(4)中设置有MBR膜组件(41)，所述的MBR膜组件(41)用于对废水进行生化处理，所述的MBR反应器(4)连接有出水管(5)，MBR反应器(4)处理后的废水经出水管(5)流出，其特征是：强化电吸附耦合MBR处理废水的系统还包括强化电吸附系统(3)和智能控制系统(6)，所述的处理罐(31)内安装有若干组电吸附处理单元，所述的电吸附处理单元在处理罐(31)内由前至后依次安装，将处理罐(31)内的空间隔离为若干段，处理罐(31)前端通过前连接管(31a)与砂滤装置(2)连接，砂滤装置(2)能将去除悬浮物的污水注入处理罐(31)，每组电吸附处理单元均包括平行竖立的一阳极金属板(32)和一阴极金属板(spjg)，且电吸附处理单元之间阳极金属板(32)和阴极金属板(spjg)交替布设，相邻金属板的过水通道上下交替，使得处理罐(31)内的污水在金属板间上下蛇行，阳极金属板(32)和阴极金属板(spjg)与外接电源(ythws)连接，外接电源(ythws)能使阳极金属板(32)带正电，阴极金属板(spjg)带负电，第一组电吸附处理单元中以及每组电吸附处理单元后均设置有对应的罐口，所述的第一组电吸附处理单元中，第一、第二组电吸附处理单元后的罐口均与一后连接管(31b)连接，所述的后连接管(31b)与MBR反应器(4)连接，所述的第三组电吸附处理单元后的罐口直接与MBR反应器(4)连接，每个罐口设置有对应的离子检测器(35)，所述的离子检测器(35)用于检测处理罐(31)中相应位置处的污水中的离子浓度，所述的进水管(1)上安装有第一水泵(11)，所述的第一水泵(11)用于将污水从进水管(1)泵入砂滤装置(2)，所述的后连接管(31b)上安装有第二水泵(36)，所述的第二水泵(36)用于将处理罐(31)内的废水泵入MBR反应器(4)，所述的出水管(5)上安装有第三水泵(51)，所述的第三水泵(51)用于将MBR反应器(4)内处理后的污水泵出，所述的进水管(1)、前连接管(31a)、每个罐口、后连接管(31b)以及出水管(5)上均安装有开关阀，所述的开关阀用于开闭相应的管道和罐口，所述的智能控制系统(6)与各水泵、离子检测器以及开关阀连接，智能控制系统(6)能接收离子检测器的检测信息，并控制各水泵以及开关阀的开闭。

　　2.根据权利要求1所述的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统，其特征是：所述的处理罐(31)内侧底部安装有若干个卡槽(37)，所述的阳极金属板(32)和阴极金属板(spjg)的底部可插拔地卡在相应的卡槽(37)中固定。

　　3.根据权利要求2所述的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统，其特征是：所述的阳极金属板(32)由阳极金属支撑板框(32a)、阳极电极板(32b)、阳极接头(32c)以及透水圆孔(32d)组成，所述的阳极电极板(32b)安装在阳极金属支撑板框(32a)中固定，阳极电极板(32b)上涂覆阳极电极材料，所述的阳极接头(32c)固定在阳极金属支撑板框(32a)上，与阳极电极板(32b)连接，阳极接头(32c)还与对应的外接电源(ythws)连接，所述的透水圆孔(32d)开设于阳极金属支撑板框(32a)下部，作为阳极金属板(32)的过水通道，所述的阴极金属板(spjg)由阴极金属支撑板框(spjga)、阴极电极板(spjgb)以及阴极接头(spjgc)组成，所述的阴极电极板(spjgb)安装在阴极金属支撑板框(spjga)中固定，阴极电极板(spjgb)上涂覆阴极电极材料，所述的阴极接头(spjgc)固定在阴极金属支撑板框(spjga)上，与阴极电极板(spjgb)连接，阴极接头(spjgc)还与对应的外接电源(ythws)连接，所述的阴极金属板(spjg)的高度低于阳极金属板(32)的高度，使得污水能从阴极金属板(spjg)上端漫过。

　　4.根据权利要求3所述的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统，其特征是：所述的砂滤装置(2)内安装有滤料(22)和滤布(21)，所述的进水管(1)与砂滤装置(2)的下部连通，滤料(22)放置于砂滤装置(2)中，滤布(21)固定在滤料(22)上部，前连接管(31a)与砂滤装置(2)的下部连通，污水依次经滤料(22)和滤布(21)后，进入前连接管(31a)。

　　5.根据权利要求4所述的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统，其特征是：所述的MBR反应器(4)内安装有MBR膜组件(41)，MBR反应器(4)底部开设曝气微孔，曝气微孔与曝气机(42)连接，所述的曝气机(42)能经曝气微孔向MBR膜组件(41)曝气。

　　6.根据权利要求2所述的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统，其特征是：强化电吸附耦合MBR处理废水的系统还设有第一回水管路(38)，所述的第一回水管路(38)一端连接处理罐(31)后端，另一端连接在处理罐(31)前端，所述的第一回水管路(38)上安装有第四水泵(39)和开关阀，所述的第四水泵(39)能将处理罐(31)后端出水经第一回水管路(38)泵回处理罐(31)中，所述的智能控制系统(6)与第四水泵(39)和相应开关阀连接，并能控制第四水泵(39)和相应开关阀的开闭。

　　7.根据权利要求6所述的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统，其特征是：强化电吸附耦合MBR处理废水的系统还设有第二回水管路(43)，所述的第二回水管路(43)一端与出水管(5)连接，另一端连接在MBR反应器(4)的污水进水端处，所述的第二回水管路(43)上安装有第五水泵(44)和开关阀，所述的第五水泵(44)能将出水管(5)内的水经第二回水管路(43)泵回MBR反应器(4)中，所述的出水管(5)上安装有水质监测器(52)，所述的智能控制系统(6)与第五水泵(44)、相应开关阀以及水质监测器(52)连接，并能根据水质监测器(52)传递的信息控制第五水泵(44)和相应开关阀的开闭。

　　8.根据权利要求3所述的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统，其特征是：所述的阳极电极材料和阴极电极材料为改性石墨烯或改性碳纳米管或改性碳纤维，阳极电极板(32b)和阴极电极板(spjgb)为镍基或钛基或铝基或碳基导电基底材料制作。

　　9.如权利要求7所述的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统的使用方法，其特征是：包括以下步骤：

　　步骤一、将污水通过进水管(1)泵入砂滤装置(2)中，经砂滤装置(2)的滤料(22)和滤布(21)将废水中的悬浮物去除;去除悬浮物的污水经前连接管(31a)进入处理罐(31)前端;

　　步骤二、强化电吸附系统(3)的阳极金属板(32)通电带正电，阴极金属板(spjg)通电带负电，污水在阳极金属板(32)和阴极金属板(spjg)之间蛇形流动，各电吸附处理单元逐级对水中的重金属离子和盐离子吸附，各离子检测器(35)检测水中重金属离子浓度和盐离子浓度，当某一离子检测器(35)检测到该处的水中重金属离子浓度和盐离子浓度达标时，智能控制系统(6)接到该离子检测器(35)的信息并打开对应的罐口，保持其余罐口的关闭，重金属离子浓度和盐离子浓度达标的污水进入MBR反应器(4);

　　步骤三、MBR反应器(4)中的MBR膜组件(41)对废水进行生化处理，处理后的废水从出水管(5)流出;

　　步骤四、若第一组电吸附处理单元中的离子检测器(35)检测到的重金属离子浓度和盐离子浓度与第一组电吸附处理单元后的离子检测器(35)检测到的重金属离子浓度和盐离子浓度差值未超过设定阈值，则认定最前组电吸附处理单元饱和，需要更换，关闭外接电源(ythws)，将第一组电吸附处理单元的阳极金属板(32)和阴极金属板(spjg)从相应卡槽(37)中拔出，其后的电吸附处理单元的阳极金属板(32)和阴极金属板(spjg)依次向前插到前一组电吸附处理单元的相应卡槽(37)中，以新的阳极金属板(32)和阴极金属板(spjg)插入最后一组电吸附处理单元的相应卡槽(37)中，完成阳极金属板(32)和阴极金属板(spjg)的更换;

　　步骤五、取下的阳极金属板(32)和阴极金属板(spjg)通过在重金属螯合剂中异位浸泡，再冲洗得以再生。

　　10.根据权利要求9所述的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统的使用方法，其特征是：

　　步骤二中，若污水流经所有电吸附处理单元后，依然没有离子检测器(35)检测到水中重金属离子浓度和盐离子浓度达标时，智能控制系统(6)开启最后一个罐口和第一回水管路(38)，关闭后连接管(31b)和MBR反应器(4)的连接，使污水从处理罐(31)后端经第一回水管路(38)回流处理罐(31)前端，再次经电吸附处理单元进行吸附处理;步骤三中，出水管(5)上的水质监测器(52)检测到排水水质未达标时，智能控制系统(6)关闭出水管(5)，开启第二回水管路(43)，使从MBR反应器(4)排出的污水经第二回水管路(43)回流MBR反应器(4)，再次经MBR膜组件(41)净化。

　　说明书

　　一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统及其使用方法

　　技术领域

　　本发明涉及印染废水处理领域，具体涉及一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统及其使用方法。

　　背景技术

　　印染废水是以加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品、丝绸为主的印染、毛织染整及丝绸厂等排出的废水。印染废水具有有机污染物含量高、水质水量变化大等特点，属难处理的工业废水之一。这类废水还含有重金属、大量溶解性无机盐，其中有毒重金属离子会对微生物产生抑制和毒害作用，大量难以生化处理的无机盐类物质严重影响生物处理系统的净化效果。目前利用氧化沟处理印染废水是不少厂家的选择，但氧化沟法处理效率低，且处理后的水需要在二沉池中沉淀，二沉池占地面积较大，因此需要创新印染废水处理工艺来满足需求。

　　中国专利公布号CN1095ythws598A公布了一种新型印染废水处理工艺，将经过初步过滤后的印染废水直接排放到氧化沟中进行污水处理，用MBR膜生物反应池代替了传统的二沉池。这种设计需要氧化沟和MBR两个生物反应单元，增加了占地面积和建设成本。氧化沟处理单元的进水含有的大量盐类和重金属抑制和毒害了微生物，使得生物反应单元的处理功能无法充分发挥，导致印染废水的净化效果低;同时，重金属离子会加剧胞外聚合物在MBR膜表面的沉积，盐离子会在膜表面盐析形成盐垢，导致MBR膜发生不可逆的膜污染。申请号201010514982.8和申请号201020571306.X公开了一种电吸附除盐反洗的系统，系统工作时设置了浓水、中水、原水、预排水反洗四个子过程，其发明的逐级反洗方法可以保证模块再生效果，又可实现较高的产水率，但该专利反洗过程复杂，工艺处理处理时间长。发明专利CN102452751A、CN102616962A、CN102701ythws0A均在权利要求中涉及电吸附模块运行方式是单级、两级串联及串并联组合形式，模块组合形式为传统的模块组合形式，模块组装定型后不可拆卸，也未考虑到后置的电吸附模块处理效率低，会延长处理时间，增加电耗。印染废水水质、水量变化大，采用常规的、固定化的电吸附处理模式脱除盐离子和重金属离子，无法根据实际情况进行调整，系统无法稳定运行，达不到处理目标。

　　发明内容

　　针对上述问题，本发明的目的是针对背景技术提出的问题，提供一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统及其使用方法。

　　为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

　　一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统，包括进水管、砂滤装置、MBR反应器以及出水管，进水管与砂滤装置连接，进水管能将废水注入砂滤装置，砂滤装置用于将废水中的悬浮物去除，MBR反应器中设置有MBR膜组件，MBR膜组件用于对废水进行生化处理，MBR反应器连接有出水管，MBR反应器处理后的废水经出水管流出，其中：强化电吸附耦合MBR处理废水的系统还包括强化电吸附系统和智能控制系统，处理罐内安装有若干组电吸附处理单元，电吸附处理单元在处理罐内由前至后依次安装，将处理罐内的空间隔离为若干段，处理罐前端通过前连接管与砂滤装置连接，砂滤装置能将去除悬浮物的污水注入处理罐，每组电吸附处理单元均包括平行竖立的一阳极金属板和一阴极金属板，且电吸附处理单元之间阳极金属板和阴极金属板交替布设，相邻金属板的过水通道上下交替，使得处理罐内的污水在金属板间上下蛇行，阳极金属板和阴极金属板与外接电源连接，外接电源能使阳极金属板带正电，阴极金属板带负电，第一组电吸附处理单元中以及每组电吸附处理单元后均设置有对应的罐口，第一组电吸附处理单元中，第一、第二组电吸附处理单元后的罐口均与一后连接管连接， 后连接管与MBR反应器连接，第三组电吸附处理单元后的罐口直接与MBR反应器连接，每个罐口设置有对应的离子检测器，离子检测器用于检测处理罐中相应位置处的污水中的离子浓度，进水管上安装有第一水泵，第一水泵用于将污水从进水管泵入砂滤装置，后连接管上安装有第二水泵，第二水泵用于将处理罐内的废水泵入MBR反应器，出水管上安装有第三水泵，第三水泵用于将MBR反应器内处理后的污水泵出，进水管、前连接管、每个罐口、后连接管以及出水管上均安装有开关阀，开关阀用于开闭相应的管道和罐口，智能控制系统与各水泵、离子检测器以及开关阀连接，智能控制系统能接收离子检测器的检测信息，并控制各水泵以及开关阀的开闭。

　　为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

　　上述的处理罐内侧底部安装有若干个卡槽，阳极金属板和阴极金属板的底部可插拔地卡在相应的卡槽中固定。

　　上述的阳极金属板由阳极金属支撑板框、阳极电极板、阳极接头以及透水圆孔组成，阳极电极板安装在阳极金属支撑板框中固定，阳极电极板上涂覆阳极电极材料，阳极接头固定在阳极金属支撑板框上，与阳极电极板连接，阳极接头还与对应的外接电源连接，透水圆孔开设于阳极金属支撑板框下部，作为阳极金属板的过水通道，阴极金属板由阴极金属支撑板框、阴极电极板以及阴极接头组成，阴极电极板安装在阴极金属支撑板框中固定，阴极电极板上涂覆阴极电极材料，阴极接头固定在阴极金属支撑板框上，与阴极电极板连接，阴极接头还与对应的外接电源连接，阴极金属板的高度低于阳极金属板的高度，使得污水能从阴极金属板上端漫过。

　　上述的砂滤装置内安装有滤料和滤布，进水管与砂滤装置的下部连通，滤料放置于砂滤装置中，滤布固定在滤料上部，前连接管与砂滤装置的下部连通，污水依次经滤料和滤布后，进入前连接管。

　　上述的MBR反应器内安装有MBR膜组件，MBR反应器底部开设曝气微孔，曝气微孔与曝气机连接，曝气机能经曝气微孔向MBR膜组件曝气。

　　上述的强化电吸附耦合MBR处理废水的系统还设有第一回水管路，第一回水管路一端连接处理罐后端，另一端连接在处理罐前端，第一回水管路上安装有第四水泵和开关阀，第四水泵能将处理罐后端出水经第一回水管路泵回处理罐中，智能控制系统与第四水泵和相应开关阀连接，并能控制第四水泵和相应开关阀的开闭。

　　上述的强化电吸附耦合MBR处理废水的系统还设有第二回水管路，第二回水管路一端与出水管连接，另一端连接在MBR反应器的污水进水端处，第二回水管路上安装有第五水泵和开关阀，第五水泵能将出水管内的水经第二回水管路泵回MBR反应器中，出水管上安装有水质监测器，智能控制系统与第五水泵、相应开关阀以及水质监测器连接，并能根据水质监测器传递的信息控制第五水泵和相应开关阀的开闭。

　　上述的阳极电极材料和阴极电极材料为改性石墨烯或改性碳纳米管或改性碳纤维，阳极电极板和阴极电极板为镍基或钛基或铝基或碳基导电基底材料制作。

　　一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统的使用方法，包括以下步骤：

　　步骤一、将污水通过进水管泵入砂滤装置中，经砂滤装置的滤料和滤布将废水中的悬浮物去除;去除悬浮物的污水经前连接管进入处理罐前端;

　　步骤二、强化电吸附系统的阳极金属板通电带正电，阴极金属板通电带负电，污水在阳极金属板和阴极金属板之间蛇形流动，各电吸附处理单元逐级对水中的重金属离子和盐离子吸附，各离子检测器检测水中重金属离子浓度和盐离子浓度，当某一离子检测器检测到该处的水中重金属离子浓度和盐离子浓度达标时，智能控制系统接到该离子检测器的信息并打开对应的罐口，保持其余罐口的关闭，重金属离子浓度和盐离子浓度达标的污水进入MBR反应器;

　　步骤三、MBR反应器中的MBR膜组件对废水进行生化处理，处理后的废水从出水管流出;

　　步骤四、若第一组电吸附处理单元中的离子检测器检测到的重金属离子浓度和盐离子浓度与第一组电吸附处理单元后的离子检测器检测到的重金属离子浓度和盐离子浓度差值未超过设定阈值，则认定最前组电吸附处理单元饱和，需要更换，关闭外接电源，将第一组电吸附处理单元的阳极金属板和阴极金属板从相应卡槽中拔出，其后的电吸附处理单元的阳极金属板和阴极金属板依次向前插到前一组电吸附处理单元的相应卡槽中，以新的阳极金属板和阴极金属板插入最后一组电吸附处理单元的相应卡槽中，完成阳极金属板和阴极金属板的更换;

　　步骤五、取下的阳极金属板和阴极金属板通过在重金属螯合剂中异位浸泡，再冲洗得以再生。

　　步骤二中，若污水流经所有电吸附处理单元后，依然没有离子检测器检测到水中重金属离子浓度和盐离子浓度达标时，智能控制系统开启最后一个罐口和第一回水管路，关闭后连接管和MBR反应器的连接，使污水从处理罐后端经第一回水管路回流处理罐前端，再次经电吸附处理单元进行吸附处理;步骤三中，出水管上的水质监测器检测到排水水质未达标时，智能控制系统关闭出水管，开启第二回水管路，使从MBR反应器排出的污水经第二回水管路回流MBR反应器，再次经MBR膜组件净化。

　　发明的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统和方法，先通过砂滤装置去除印染废水中的悬浮物，再利用强化电吸附对印染废水进行处理，去除其中的重金属离子、盐离子，以减轻对MBR膜中微生物的毒害作用，提高废水的可生化性，使得MBR反应器对废水中COD的降解能力显著增强，同时避免了重金属离子、盐离子导致的膜污染现象。MBR反应器相比氧化沟工艺也大大减少了设备占地面积。

　　本发明通过对电吸附系统的强化，采用多级电吸附模块，应对印染废水水质水量变化大的情况;利用卡槽固定金属支撑板，方便拆卸;通过电吸附模块轮换，新换金属支撑板后置的方法均衡了各电吸附模块的处理负荷，避免了前端电吸附模块处理效率高、后端电吸附模块处理效率低的缺点，提高了整体电吸附处理效率;通过直接更换电极板的方式，加快了电吸附处理速度;同时，换下的电极板通过在重金属螯合剂中异位浸泡，再冲洗得以再生，实现螯合的重金属离子资源化回收利用的目的。

　　MBR反应器内膜组件下方设置的曝气微孔使印染废水处于流动状态，并提高反应器内溶解氧含量，利用好氧微生物将污染物最终分解成二氧化碳和水，再经膜的过滤作用实现泥水混合物的固液分离。

　　本发明提供的智能控制系统对系统工艺进行实时智能监控，保证运行的稳定性。

　　本发明提供的一种强化电吸附耦合MBR处理废水的系统和方法，能够实现快速、高效地处理印染废水，整套系统能稳定运行，能耗低，占地小，对实际生产应用有很好的借鉴意义。