[发明专利]一种电化学生物联合脱氮反应器

说明书

技术领域

本发明涉及污水脱氮处理反应器领域，尤其是一种采用复三维电极生物膜法强化微电解脱氮的电化学生物联合脱氮反应器。

背景技术

目前传统生物脱氮工艺把硝化和反硝化作为两个独立的阶段分别安排在不同的反应器中(空间上)或者利用间歇的好氧和厌氧条件(时间上)实现氮素的脱除，因此也往往造成脱氮系统复杂，能耗较大，且运行管理不便。然而，近几年人们在许多实际运行的好氧硝化池中常常发现有总氮损失，这其中除了部分氮素同化为微生物细胞外，还有很大一部分可能是通过同步硝化反硝化(Simultaneous nitrification and denitrification，SND)作用去除的。

专利号为200620158454.2的发明专利公开了一种A²/O氧化沟工艺同步硝化反硝化控制装置，该装置采用对氧化沟不同的部位进行曝气，从而将装置分隔成若干个好氧区和厌氧区，使硝化菌和反硝化菌分别在好氧区和厌氧区进行作用。但是硝化菌需要高溶解氧、低COD的环境，而反硝化菌需要的是低溶解氧、高COD的环境，该装置无法保证有机物的浓度，而且，硝化细菌产生的硝酸盐对反硝化细菌具有抑制作用，因此，该装置不仅具有较高的能耗，而且脱氮效果并不是很明显。

申请号为200810010377.X的发明专利公开了一种可实现同步硝化反硝化脱氮功能的膜生物反应器，包括反应器系统、膜组件和溶氧电极、pH电极等在线监测元件。虽然该装置可根据微生物絮体的内外表面DO的不同来同步进行硝化反硝化反应，但是该反应的反硝化反应以有机物为反应底物，因此仍然无法控制反硝化强度。

发明内容

本发明提供了一种电化学生物联合脱氮反应器，采用三维电极不仅促使微生物挂膜、提高电流利用率，而且在电场作用下提高脱氮效率。

一种电化学生物联合脱氮反应器，包括池体、电极板、粒子电极、曝气装置和稳流变压器。池体两端分别设有进水口和出水口；反应器所设电极板包括阳极和阴极，阳极设在池体中心部分，所用材料可以是析氧电位低于0.2v的惰性金属材料，如钛板、钛基镀二氧化铅、钛基镀二氧化钌板等；阴极环绕阳极设置在靠近池壁处，所用材料为惰性电极，如石墨、不锈钢等；阳极和阴极分别接在稳流变压器的正极和负极；所述的稳流变压器的直流电压在4～12V间可调，直流电流强度控制在5～40mA，通过对电流的调节进而调控原子态氢的产生速率，从而实现硝化反应和反硝化反应的反应动力学平衡，实现同步硝化反硝化作用的最大化。阴阳极间距为阳极电极直径的5～15倍。在阴、阳电极之间填充着大量的粒子电极，该粒子电极由壳质活性炭颗粒脱活改性而来，其表面涂有醋酸纤维素，粒径为1～3mm，在反应器中的粒子配比率为20％～40％。

所述的曝气装置包括设在池体底部的微孔曝气器和与微孔曝气器相连的空气泵。

本发明所述的电化学生物联合脱氮反应器用惰性金属电极代替常规的石墨电极，球形改性活性炭颗粒悬浮在主反应器的阴阳两极间，形成粒子电极，构成三维电极，具有以下优点：(1)活性炭粒子电极能吸附污染物，使污染物能快速被生物膜吸附，进而实现同步硝化反硝化作用；(2)粒子电极在微电场作用下表面带有电荷，能加速微生物在其表面附着，能避免产生污泥膨胀现象；(3)粒子电极在补氧装置的带动下以流化态形式运行，因此可降低污染物在生物膜内的传质阻力，提高废水的处理效率；(4)微粒电极在微电场作用下，在其表面能同时产生原子态氢和氧，因此能更有效地进行同步硝化反硝化反应。

同时利用电解时在粒子电极表面产生的原子态氧及外加空气补氧装置，在系统内部形成限氧环境(-100mv＜ORP＜100mv)，从而实现对硝化作用的调控；利用粒子电极表面产生原子态氢，替代有机物成为反硝化作用的电子供体，并可通过对电流强度的调节实现自养反硝化作用的调控。该装置将由氢自养型反硝化作用替代或部分替代异养反硝化作用，将硝化过程和反硝化过程分开调控，实现自养型同步硝化反硝化脱氮，结构紧凑简单、占地面积小、电流利用率高、微生物挂膜快、可同时去除有机物、氨氮等多种污染物、脱氮效率高、能耗低、便于调控，是一种集生物、微电解于一体的复三维电极生物膜生活污水处理装置。

整个装置视进水水质情况合理调配稳流变压计的电压，使最终出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准。

附图说明

图1为本发明装置的平面结构示意图；

图2为本发明装置的剖面结构示意图。

具体实施方式

实施例1