一种微生物膜电极套筒式反应器

1.本实用新型涉及一种微生物膜电极套筒式反应器，具体涉及一种以改良碳纤维作为电极的微生物膜电极筒式反应器，属于污水治理技术领域。


背景技术：

2.抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes，args）是一种全球污染物，抗生素抗性基因可通过质粒、整合子-基因盒、转座子等可移动的基因元件在同种或不同种菌群中进行水平基因转移，在环境中具有持久性和可复制性。被抗生素污染的地方，能够在地表水，地下水，废水，土壤，沉积物以及大气等环境介质中检出。
3.传统的微生物膜电化学反应器，虽然在水处理上有一定的应用，但是其缺点较多，如：生物膜比表面积小，电能利用效率低，去除成本高、难以有效降解等，从而增加了其推广的难度。同时，传统的污水处理工艺对抗生素抗性基因的去除效果不明显。对抗性基因和抗性菌的去除可从污水的安全回用角度出发，而污水的消毒是确保水质安全不可或缺的环节。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种微生物膜电极套筒式反应器，提高抗性基因和抗性菌的去除效果。
5.为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
6.提供一种微生物膜电极套筒式反应器，包括蠕动泵、供电模块、带有出水口的反应室、设于反应室内的阳极模块和阴极模块，所述蠕动泵通过进水管一端连接反应室进水口，另一端连接待处理溶液水箱，所述蠕动泵与反应室进水口之间的进水管设置有反冲洗管；
7.所述阳极模块包括与供电模块正极连接的钛碳合金管，所述钛碳合金管上附着有多个导电活性碳纤维；
8.所述阴极模块包括碳布，以及与供电模块负极连接，环绕阳极模块的钛丝网，所述碳布置于钛丝网和反应室内壁之间。
9.进一步的，所述阳极导电活性碳纤维螺旋分布在钛碳合金管上，能够应对不同药物冲击，处理不同浓度的污水。
10.进一步的，所述反应室的上部设有出水溢流堰，所述出水溢流堰高于最上层的导电活性碳纤维。
11.进一步的，所述反应室内设置有支撑架，所述钛碳合金管垂直连接于支撑架。
12.进一步的，所述支撑架的截面为十字形，材料为pvc。
13.进一步的，所述碳布环绕钛丝网的外周，起到固定钛丝网的作用。
14.进一步的，所述反应室的出水口位于出水溢流堰底部。
15.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：
16.在钛碳合金管上设置附着多个导电活性碳纤维，解决生物膜电化学系统中微生物
膜比表面积小的问题，并且在提供相同电源电压的条件下，阳极模块与阴极模块之间同时发生多个反应；
17.将导电活性碳纤维螺旋分布设置在钛碳合金管上，能够处理不同浓度的污水，应对不同药物冲击。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例提供的一种微生物膜电极套筒式反应器的俯视图；
19.图2是本实用新型实施例提供的一种微生物膜电极套筒式反应器的剖视图；
20.图中：1-反应室；2-阳极模块；3-阴极模块；4-蠕动泵；5-供电模块；6-待处理溶液；7-钛丝网；8-碳布；9-支撑架；10-出水溢流堰；11-反冲洗管。
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
22.本实用新型提供的一种微生物膜电极套筒式反应器，是一种改良多维碳纤维微生物膜电极筒式反应器，解决现有技术中生物膜电化学系统中微生物膜比表面积小，电能利用效率低，去除成本高、难以有效降解等存在的问题。
23.本实用新型提供的一种微生物膜电极套筒式反应器，如图1、2所示，分别为本实用新型提供的一种微生物膜电极套筒式反应器的俯视图及剖视图，
24.微生物膜电极套筒式反应器包括：带出水口的反应室1、设于反应室1内的阳极模块2和阴极模块3、蠕动泵4、供电模块5及待处理溶液水箱6；其中，蠕动泵4的一端通过进水管连接反应室1进水口，蠕动泵4与反应室1的进水口之间的进水管处设有反冲洗管11，蠕动泵4的另一端连接待处理溶液6。
25.阳极模块2包括与供电模块5正极连接的钛碳合金管，其中钛碳合金管上附着有若干个导电活性碳纤维，改良活性碳纤维呈现螺旋缠绕分布于钛碳合金管上，有效处理不同浓度的污水，应对不同药物冲击。
26.微生物膜电极套筒式反应器还包括设置在反应室1内的支撑架9，其中钛碳合金管设置于支撑架9的中心，并与支撑架9垂直连接。
27.阴极模块3包括：
28.设于反应室1内壁且套设于阳极模块2外部的一层环状的碳布8和一层环状钛丝网7，其中碳布8环绕钛丝网7的外周，置于钛丝网7和反应室1的内壁之间，钛丝网7和供电模块5的负极连接。
29.其中碳布8是mos2在200℃环境下烧制得到，钛丝网7通过导线连接阴极同时碳布8起到固定钛丝网7的作用。
30.进一步的，反冲洗管11安装有水流控制阀门。
31.进一步的，反应室1的上部设有出水溢流堰10，所述出水溢流堰10高于最上层的导电活性碳纤维；反应室1的底部设置有排泥口，同时反应室1的侧壁设置有出水口，出水口位于出水溢流堰10底部。
32.进一步的，设置支撑架9的横截面为十字形，材料为pvc。
33.本实用新型的主要机理如下：
34.改良活性碳纤维在电流作用下形成电催化反应，与水分子产生具有强氧化性的羟基自由基，能够还原args或者直接催化还原args，从而args污水在阴极模块内完成光催化快速降解，既提高了电能利用效率，又降低了去除成本，最后出水经出水口排出。
35.与传统反应器相比，本实用新型提供的一种微生物膜电极套筒式反应器对抗生素抗性基因及抗性菌去除时，反应6h后，args的去除率达到90%，抗性细菌的去除率高达98%，去除效果显著提高。
36.同时本申请利用多个改良活性碳纤维解决了现有技术中生物膜电化学系统中微生物膜比表面积小的弊端，并且在提供相同电源电压的条件下，不同高度的阳极模块与阴极模块之间的待处理溶液同时发生反应，提高电能利用效率。
37.该微生物膜电极套筒式反应器符合工业废水深度处理及回收利用的需求，重点处理废水中毒害污染物-抗生素抗性基因和病原微生物，利用先进的技术组合，将微生物膜电极筒式技术应用在废水处理中，有效去除抗性基因，为污水深度处理和水质安全保障提供理论支持和技术保障，填补了国内外所属领域的技术空白。
38.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种微生物膜电极套筒式反应器，其特征在于，包括蠕动泵（4）、供电模块（5）、带有出水口的反应室（1）、设于反应室（1）内的阳极模块（2）和阴极模块（3），所述蠕动泵（4）通过进水管一端连接反应室（1）进水口，另一端连接待处理溶液水箱（6），所述蠕动泵（4）与反应室（1）进水口之间的进水管设置有反冲洗管（11）；所述阳极模块（2）包括与供电模块（5）正极连接的钛碳合金管，所述钛碳合金管上附着有多个导电活性碳纤维；所述阴极模块（3）包括碳布（8），以及与供电模块（5）负极连接，环绕阳极模块（2）的钛丝网（7），所述碳布（8）置于钛丝网（7）和反应室（1）内壁之间。2.根据权利要求1所述的一种微生物膜电极套筒式反应器，其特征在于，所述阳极导电活性碳纤维螺旋分布在钛碳合金管上。3.根据权利要求2所述的一种微生物膜电极套筒式反应器，其特征在于，所述反应室（1）的上部设有出水溢流堰（10），所述出水溢流堰（10）高于最上层的导电活性碳纤维。4.根据权利要求1所述的一种微生物膜电极套筒式反应器，其特征在于，所述反应室（1）内设置有支撑架（9），所述钛碳合金管垂直连接于支撑架（9）。5.根据权利要求4所述的一种微生物膜电极套筒式反应器，其特征在于，所述支撑架（9）的截面为十字形，材料为pvc。6.根据权利要求1所述的一种微生物膜电极套筒式反应器，其特征在于，所述碳布（8）环绕钛丝网（7）的外周。7.根据权利要求1所述的一种微生物膜电极套筒式反应器，其特征在于，所述反应室（1）的出水口位于出水溢流堰（10）底部。

技术总结
本实用新型公开了一种微生物膜电极套筒式反应器，属于污水治理技术领域，该反应器包括蠕动泵、供电模块、带有出水口的反应室、设于反应室内的阳极模块和阴极模块，蠕动泵通过进水管一端连接反应室进水口，另一端连接待处理溶液水箱，蠕动泵与反应室进水口之间的进水管设置有反冲洗管；阳极模块包括与供电模块正极连接的钛碳合金管，钛碳合金管上附着有多个导电活性碳纤维；阴极模块包括碳布，以及与供电模块负极连接，环绕阳极模块的钛丝网，碳布置于钛丝网和反应室内壁之间，能够提高抗性基因和抗性菌的去除效果。和抗性菌的去除效果。和抗性菌的去除效果。


技术研发人员：张宸僖 张帅
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2022.01.28
技术公布日：2022/6/30