一种上流式厌氧污泥床电化学传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种厌氧废水处理装置，特别是涉及一种升流式厌氧污泥床反应器装置。
技术背景
[0002]UASB反应器是升流式厌氧污泥床反应器(up flow anaerobic sludge blanketreactor)的简称。该反应器是由荷兰教授Lettinga等人研制开发的一项厌氧生物处理技术，是新一代高效厌氧反应器的典型代表。近些年来已经应用在各类有机污水的处理中，已被广泛地用于处理较高COD浓度的工业废水的处理，表现出了良好的处理效果。但是由于其仍以厌氧微生物为核心进行处理，因此UASB有对环境条件又要求苛刻，所以培养驯化较为困难，启动调试周期较长，对水质和负荷变化较为敏感，控制及运行相对较复杂，缺少量化控制参数等缺点。
[0003]微生物燃料电池(Microbial fuel cell，MFC)是将废水中的有机物通过微生物对其的代谢作用，使废水中的化学能转变成电能。此方法不但可以获得较为清洁的电能，还可以使废水净化，减少环境污染，在近年的MFC研究中我们发现，MFC尽管显示出极大的研究和应用价值，但是要实现MFC的实际应用关键问题是提高和保持其产电效能。目前MFC产生的电能仍相对较小，很难将其直接利用，这一问题极大限制了MFC应用领域范围。由于MFC产生的电流可以进行在线监测，因此MFC可作为一种利用电信号作为反馈的生物传感器，并且无需转换信号的中间媒介。关注其在不同环境条件下的产电响应性的问题成为MFC技术研究的一个新的热点，也出现了不少基于MFC技术的电化学传感器。
[0004]目前一些研究人员发明了一体式UASB-MFC生物传感耦合系统。但是，一体式UASB-MFC生物传感耦合系统有设计本身缺陷带来的一系列缺点。比如，由于一体式设计带来的较长HRT导致传感速度不灵敏、传感器出现问题需要维护时不得不停止运行UASB反应器，产电微生物易受到反应器中外部水力作用影响等问题，在应用中需要进一步改进。因此本发明基于以往技术提出一种基于MFC的上流式厌氧污泥床电化学传感器。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种独立于UASB反应器外的分体式电化学传感器。本发明的技术方案概述如下:
[0006]—种上流式厌氧污泥床电化学传感器，生物传感器进水阀门(I)设置于生物传感器侧壁下面，通过进水管(14)与UASB出水阀门⑶连在一起，进水管(14)上有生物传感器进水蠕动栗(18)，生物传感器出水阀门(2)设置于传感器顶部，通过出水管(15)与UASB进水阀门(9)连接在一起，生物传感器上有法兰1(11)，法兰I外侧中间部分贴着质子交换膜(4)，质子交换膜外侧是铜网(3)，法兰2(12)内侧中间有组成生物传感器阴极的碳纸(5)贴着铜网，MFC阳极(6)在生物传感器内部，生物传感器上方设置有导线孔(16)，穿过导线孔设置的导线(17)的一端与阳极连在一起，另一端依次与外电阻(7)、铜网和阴极连接，从内到外依次把质子交换膜、铜网、碳纸夹在法兰I和法兰2中间，利用螺丝(13)把法兰I和法兰2密封固定在一起。生物传感器出现问题时只需关闭传感器进水阀门(I)、出水阀门(2)和UASB出水阀门(8)、进水阀门(9)单独对传感器进行维护，不影响UASB正常运行。
[0007]本发明使生物化学和电化学有机结合，除了具有占地面积小、操作方便、能够在不同运行工况下产生对应的传感信号等特点，还具有传感灵敏度高、运行维护方便等优点。
[0008]因此本发明控制和运行UASB并使其保持良好的运行状态有着极其重要的意义。
【附图说明】
[0009]图1:本发明的一种上流式厌氧污泥床电化学传感器分解示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明作进一步详述:
[0011 ] 一种上流式厌氧污泥床电化学传感器，生物传感器进水阀门(I)设置于生物传感器侧壁下面，通过进水管(14)与UASB出水阀门⑶连在一起，进水管(14)上有生物传感器进水蠕动栗(18)，生物传感器出水阀门(2)设置于传感器顶部，通过出水管(15)与UASB进水阀门(9)连接在一起，生物传感器上有法兰1(11)，法兰I外侧中间部分贴着质子交换膜(4)，质子交换膜外侧是铜网(3)，法兰2(12)内侧中间有组成生物传感器阴极的碳纸(5)贴着铜网，MFC阳极(6)在生物传感器内部，生物传感器上方设置有导线孔(16)，穿过导线孔设置的导线(17)的一端与阳极连在一起，另一端依次与外电阻(7)、铜网和阴极连接，从内到外依次把质子交换膜、铜网、碳纸夹在法兰I和法兰2中间，利用螺丝(13)把法兰I和法兰2密封固定在一起。传感器出现问题时只需关闭传感器进水阀门(I)、出水阀门(2)和UASB出水阀门
(8)、进水阀门(9)单独对传感器进行维护，不影响UASB正常运行。
[0012]本发明的工作过程:
[0013]在一种上流式厌氧污泥床电化学传感器运行过程中，生物传感器位于比UASB进水阀门(9)稍微高处，UASB反应器(10)内有机废水通过蠕动栗(18)经传感器进水管(14)流入传感器内部，传感器内部的废水通过传感器出水管(I5)溢流到UASB反应器内，阳极(6)与阴极(5)用导线(17)连接起来，并负载外电阻(7)，利用附着在传感器内部阳极(6)上的产电菌对有机物进行分解产生电压，形成较为稳定的电流;有机质在阳极(6)被微生物降解过程中产生的电子由外部电路传输到阴极(5)在传感器内形成闭合回路。由于上述回路中的电流大小和变化是与传感器内部的微生物浓度、状态以及体系环境紧密相关的，所以通过监控电路中的电压或电流大小变化来表征传感器内部一个动态的环境，传感器内部废水来自UASB反应器，因此能够有效的评估出UASB反应器内部的一个运行状态;为UASB反应器控制运行变为简单化、有效进行实时监控。传感器出现问题时只需关闭传感器进水阀门(I)、出水阀门(2)和UASB出水阀门(8)、进水阀门(9)单独对传感器进行维护，不影响UASB正常运行。该生物传感器通过电化学信号的实时反馈UASB装置内部的运行状态，同时解决了一体式UASB-MFC生物传感耦合系统反应时间慢、运行维护不方便等问题，在实际工程运行中使UASB的启动和调试变得更加简单，为UASB启动和运行工作提供了极大地便利。
[0014]以上描述是对本发明的解释不是对发明的限定，在不脱离本发明原理的情况下，本发明可以做任何形式的修改。
【主权项】
1.一种上流式厌氧污泥床电化学传感器，生物传感器进水阀门(I)设置于生物传感器侦_下面，通过进水管(14)与UASB出水阀门(8)连在一起，进水管(14)上有生物传感器进水蠕动栗(18)，生物传感器出水阀门(2)设置于传感器顶部，通过出水管(15)与UASB进水阀门(9)连接在一起，生物传感器上有法兰1(11)，法兰I外侧中间部分贴着质子交换膜(4)，质子交换膜外侧是铜网(3)，法兰2(12)内侧中间有组成生物传感器阴极的碳纸(5)贴着铜网，MFC阳极(6)在生物传感器内部，生物传感器上方设置有导线孔(16)，穿过导线孔设置的导线(17)的一端与阳极连在一起，另一端依次与外电阻(7)、铜网和阴极连接，从内到外依次把质子交换膜、铜网、碳纸夹在法兰I和法兰2中间，利用螺丝(13)把法兰I和法兰2密封固定在一起。
【专利摘要】本发明公开了一种上流式厌氧污泥床电化学传感器及运行方法，涉及一种厌氧废水处理装置，特别是涉及一种升流式厌氧污泥床反应器装置。本发明利用微生物燃料电池(MFC)的生物传感功能，针对UASB控制及运行相对较复杂的缺点，通过MFC电化学信号实时反馈UASB装置内部的运行状态，来达到UASB控制运行简单化的目的。此外，本发明克服现有的技术不足解决了一体式UASB-MFC生物传感耦合系统因一体式设计缺点导致的反应时间慢、运行维护不方便等问题，在实际工程运行中使UASB的启动和调试变得更加简单，为UASB启动和运行工作提供了极大地便利。
【IPC分类】G01N27/416, C02F3/28
【公开号】CN105645579
【申请号】
【发明人】贾辉, 文哲武, 杨光
【申请人】天津工业大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月14日