[发明专利]一种电化学辅助生物脱氮技术

权利要求书

1.一种电化学辅助的生物脱氮方法，特征是：阳极的氨氧化过程与阴极的反硝化过程均为电化学辅助的生物反应，且上述两个过程在同一个反应器中进行，是一种厌氧条件下、全自养的生物脱氮新方法。该方法实现了硝化过程与反硝化过程在同一个反应器中完成，不需曝气进行传统的硝化反应，也无需额外添加碳源完成反硝化。

2.如权利要求1所述的氨氮废水，特指C/N<5或不含有机碳源的氨氮废水。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是：所需的外加电压在0.3V～1.2V范围内。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是：阳极的氨氧化过程与阴极的反硝化过程均为电化学辅助的生物反应，且将上述两个过程耦合在同一个体系中完成。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是：反应在厌氧条件下进行，反应器无需外加氧气。

6.如权利要求1所述的方法，其特征是：无需额外添加碳源完成反硝化，整个过程为全自养的反应。

7.如权利要求1所述的方法，反应原理如下：

阳极：NH₄⁺+3H₂O→NO₃^-+8e^-+10H⁺

阴极：NO₃^-+5e^-+6H⁺→1/2N₂+3H₂O4H⁺+3e^-→3/2H₂+H⁺

总反应：NH₄⁺→1/2N₂+3/2H₂+H⁺。

8.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤：

（1）微生物的筛选与富集：取适量河流底泥或污水处理厂活性污泥对反应器进行接种，同时注入氨氮废水，之后连通电路，打开直流稳压电源，向反应器两极施加小额度电压，并控制温度，且通过内循环对反应起到一定搅拌作用，进行微生物的筛选与富集，同时用万用表记录电流。

随着筛选的微生物在电极表面富集，电流出现上升（相对于背景电流），反应器内氨氮浓度开始降低，阴极附近有氮气产生。当反应器内氨氧化完全时，电流出现下降，阴极停止产气，此时微生物的筛选与富集完成。

（2）电化学辅助生物脱氮：步骤（1）完成后，可采用两种方式实现脱氮：

a，连续流：通过蠕动泵与进水槽向反应器以一定流速连续注入氨氮废水，并将出水以一定流速排出，保持其它条件不变，开始电化学辅助生物脱氮过程。随着反应的进行，阴极附近持续产生氮气，且电流基本维持恒定。

b，序批式：即排出反应器内全部混合液，重新注入氨氮废水，保持其它条件不变，开始电化学辅助生物脱氮过程。当重新注入氨氮废水时，电流将迅速上升，随着反应的进行，阴极附近持续产生氮气；一旦电流下降至背景值，更换反应器中全部混合液，进行下一个处理周期。依此类推，达到脱氮目的。

9.如权利要求8所述的方法，其特征是：由直流稳压电源为反应器提供电解电压，施加电压在0.3V～1.2V之间。

10.如权利要求8所述的方法，其特征是：控制反应温度在15℃～45℃之间。