一种生化系统辅助设备及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生化系统辅助设备及其在污水预处理池、厌氧池、兼氧池、好氧池 和生化污泥浓缩池的应用，属环保技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，性价比最高的污水处理方法，首推生化处理，过程为：①以微生物的繁殖复 制来转化为有机质（含碳氢氮氧硫磷和少量无机盐等的微生物标记为A)，②和/或以微生 物的新陈代谢来消解，以热量形式散发出来，和/或释放生物气体（甲烷、氮气、二氧化碳、 硫化氢、挥发酸等标记为B)，③和/或被微生物吸附（微生物分泌的多糖会选择性地，将难 降解的有机物吸附并降其低水溶性，而与污水分离，水质得到净化（标记为C)，而成为生化 污泥的一部分，与A -起共同成为生化污泥标记为D，因微生物对有机物的吸附是有一定限 度的，针对不同的污水工况会有不同的C值。
[0003] 生化系统需要一定的活性污泥保有量（主要考虑生物量，即A的量），多余的部分 即生化剩余污泥（主要考虑系统正常运行C的最大承受值，标记为)，必需排出生化系 统，不排或少排生化剩余污泥的危害为业界所共知。
[0004] 也就是说，生化系统真正去除的负荷（以COD计）只有B部分，一般的生活污水的 生化系统都较小，只有初沉池和好氧池，产生的热量和生物气体较少，剩余污泥量占总负荷 (以COD计）80%以上，化工业工业污水，因难降解，生化系统虽较大，产生的热量和生物气 的产量也不大，生化剩余污泥量占总负荷（以COD计）70%左右；以天然动物和/或植物为 原料的工业企业的生化系统，厌氧产生的热量和生物气的量较大，生化剩余污泥量占总负 荷（以COD计）60%左右，但微生物制药（抗生素生产企业）除外，因传统的抗生素污水生 化系统只有好氧，造成生化剩余污泥量占总负荷（以COD计）80%以上。
[0005] 剩余污泥堆肥处理是业界公认的，非常好的污泥处理方法，因种种因素影响，符合 堆肥标准的生化剩余污泥少得可怜；最安全的处理方式为焚烧减量，再填埋，由此可见：① 污水处理的活性污泥法也存在致命的缺陷：大量的生化剩余污泥给生产企业、社会和人类 生存的环境造成了巨大的负担；②同样，不可忽视的，生化系统因盐分累积，电导率升高而 影响微生物的渗透压，和/或电荷累积，影响生化反应进程，和/或有机氮、和/或硝态氮、 和/或氨氮、和/或有机磷、和/或总磷、和/或氰化物、和/或硫化氢、和/或重金属等更 是让污水生化处理困难重重。
[0006] 既然真正去除负荷（以COD计）的，只有"以热量散发出来，和/或释放生物气体 (甲烷、氮气、二氧化碳、硫化氢、挥发酸等）"那么：①增加微生物量是最佳途径；②同时增 加污染物的可生化性，则是必须的，所以很多工业污水需要预处理，但是，目前的预处理方 法都是双刃剑，性价比都有问题，除了臭氧和湿式氧化处理不造成二次污染外，其他的都不 是很完美，可是，其性价比不高，少有应用；③针对难降解污染物培养靶向工程菌，可以减少 预处理费用，很多科研机构都在努力，但环节众多，利益关系复杂，因投入巨大，几乎没有可 行性；④生化反应同样也是氧化-还原反应，稀土元素对生化反应的催化作用已经有研究， 但都处在化验室阶段，实践表明，因稀土元素浓度较大时有生化毒性，如何智能控制添加量 是关键；⑤电解法处理污水在原理上存在问题：阳离子物质对微生物是有毒的，应尽量去 除，但实践证明阳离子物质和/或其他污染物，在污水中是水合离子态存在，电解只是在电 解水，产生的氧气，和/或氯气对稳定的有机氮、有机磷、复杂有机物、苯及其衍生物等的分 解几乎没有作用，而只是起到改性的作用，再通过絮凝沉淀形成物化污泥，起到污染转移的 目的，而，物化污泥一般都属于危废，处置费用非常高。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是：一种能够使生化系统高效、稳定运行的辅助设备。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种生化系统辅助设备，该设备 包括：电源控制器，绝缘管，至少两个平行设置且互为正负的电极，和/或零对、一对或多对 互为正负的燃料电池电极；所述的电极，包括箱体，所述的箱体内壁上对称设置有若干个卡 槽，卡槽与进水方向垂直，同一内壁上的卡槽相互平行均匀排列，在所述的卡槽内设置有与 卡槽相配合的电极孔板，在靠近污水流入端设置至少三排由压/触电合金制成的电极孔板 (目的为：所固定的合金孔板在厚度方向与水流方向一致，宽度和长度方向与水流方向垂 直，设置的依据为：在预处理时有机氮或有机磷去除率低时10%时（100方水12小时），则 需要增加，增加的量，最少增加一排，且要求两个电极同时增加），在靠近污水流出端设置至 少二十排由稀土合金制成的电极孔板（设置依据为：在污泥浓缩池运行时，含盐量，和/或 COD的去除率低于20%时（100方水12小时），则需要增加，增加的量最少一排，且要求两个 电极同时增加）；所述的箱体的污水流入/出端都设置有法兰；
[0009] 所述的两个平行设置且互为正负的电极中的一个通过法兰与绝缘管的一端连接， 该绝缘管的另一端通过法兰与另外一个电极连接；所述的两个平行设置且互为正负的电极 之间的距离为〇· lm-50m，优选为4m-6m ;
[0010] 所述的电源控制器设置有电源输入端和电源输出端，所述的电源输出端连接有 至少两条控制主线，所述的电源控制器通过控制主线与电极连接；所述的电源输入端外接 220V或380V的交流电；
[0011] 所述的燃料电池电极为网状结构，其用工业纯钛金属丝与微孔催化剂纤维混编交 织得到；所述的燃料电池电极设置在生化系统内的厌氧池和/或兼氧池和/或好氧池内，每 对电极尺寸相同，排布方式为：正负极相互平行，通过导线连接，导线中接入电能消耗器件 (如：灯泡），所述的燃料电池电极与电源控制器输出端连接，所述的燃料电池电极上设置 有电阻传感器，电阻传感器与电源控制器连接（当电阻升高10%以上时，电源控制器自动 输出两倍或更高的电压介电击穿电极上的水垢），也可以利用高电压对池内的微生物起到 生成靶向菌的电诱变，是对触电/压电电极，稀土合金电极的起到辅助作用（为表述方便， 本发明设备，简称为：生化宝（goldscull))。
[0012] 所述的电源控制器、绝缘管、至少两个平行设置且互为正负的电极构成生化系统 外的部分，在预处理段高性价比处理污水，在缺氧段、兼氧段、好氧段在线培养兼氧性靶向 菌，同时消除生化系统的累积毒性；在生化污泥处理段，以生化剩余污泥为营养，培养靶向 菌，再返回生化系统；所述的电源控制器、燃料电池电极构成生化系统内的部分：有效消除 生化系统内的电荷累积毒性、以电极凝结水垢的形式减少系统内的无机盐累积，并辅助生 化系统外的部分对生化系统协同增效，最终，使生化污泥减量90%以上，并使生化系统对 COD的消解能力提高2倍以上，生化出水指标提高50%以上。
[0013] 所述的电极上设置由电阻传感器，电阻传感器与电源控制器通过导线相连，当电 阻升高10%以上时，电源控制器自动输出两倍或更高的电压介电击穿电极上的水垢。
[0014] 所述的生化系统辅助设备还包括：过滤箱、水垢收集装置和电动排污阀；所述的 过滤箱设置在污水流入端；所述的水垢收集装置和电动排污阀设置在电极的污水流出端； 所述的水垢收集装置为漏斗状，水垢收集装置和电动排污阀与水垢击穿动作联动。
[0015] 所述的电源控制器为交流输入，输出方式为：变频方波脉冲、变频正向脉冲、变频 负脉冲、变频换向脉冲、正向直流输出、负向直流输出或换向直流输出中的一种或几种的组 合。
[0016] 所述的电源控制器的输出频率为ΙΟ-ΙΟΟ0Hz，优选为10-40HZ ;输出电压为 60-999V，优选为 300-600V，间歇时间为 10s-12h。
[0017] 所述的电源控制器能够自动采集电极间的电阻数据并按需智能介电击穿压/触 电合金电极、多能级稀土合金电极、自清洁功能燃料电池电极上析出并凝结的多种金属元 素的复合难溶盐（水垢），保证设备正常工况运行。
[0018] 所述的压/触电合金电极（商品名为：金桨牌?压电/触电合金），由如下方法制 得：以金属酸盐组合物为基料，添加稀土氧化物，质量比为4. 0~4. 5 :1混合均匀，研磨成 80±5目的粉体，在1600°C条件下，以氢气还原300h，得触电/压电功能材料；以耐腐蚀金 属（优选为哈氏合金C系）为分散剂，与所述的触电/压电功能材料按照质量比为2-4:1，浇 铸成合金锭，再精加工成为300mm*100mm*8mm的孔板，孔径为6-10mm，透孔率为20% -40%， 优选30%，并拼装成需要的电极面积；所述的金属酸盐组合物为钛酸钡、铬酸钡、钼酸钡、 铝酸钡、锰酸钡、镍酸钡形成的金属酸盐组合物；所述的钛酸钡、锰酸钡与钼酸钡质量之和 占金属酸盐组合物总质量的60%，其余为铝酸钡、铬酸钡与镍酸钡三种金属酸盐；所述的 钛酸钡、锰酸钡与钼酸钡质量比为3-4 :2-3 :1-2,所述铝酸钡、铬酸钡与