[发明专利]利用微生物电解池辅助SANI系统处理氨氮废水的方法与装置

说明书

本发明公开了一种利用微生物电解池(MEC)辅助SANI系统处理氨氮废水的方法与装置，包括SANI系统、MEC的阴极腔室、MEC的阳极腔室和电源，阴极腔室和阳极腔室之间通过膜隔开；MEC的阴极腔室和阳极腔室分别与电源的负极和正极相连，所述阴极腔室内的阴极电极上富集有氢自养型反硝化细菌。MEC阴极腔室的引入主要有两个作用,一方面利用附着在电极上的氢自养型反硝化细菌进行深度反硝化脱氮使得整体反硝化的效率更高；另一方面阴极产氢过程产生的碱度可以调节硝化腔室的pH。此外，MEC阴极腔室可以氧化出水中残余的负二价硫，使得出水达标排放。该体系既保留了SANI过程产污泥量少的优点，同时也能够应用于高浓度氨氮废水的处理。

技术领域

本发明涉及一种利用微生物电解池辅助SANI系统处理氨氮废水的方法与装置，属于环境技术和水处理领域。

背景技术

现如今，含氮废水的大量排放会极大地影响生态系统的平衡，对于水系中的影响尤甚，具有代表性的例子就是水体富营养化导致的赤潮等现象。传统的生物硝化反硝化过程在含氨处理中有着广泛的应用。尽管一些新颖的技术不断出现，例如A/O技术，但由于其具有低能耗高效率的优点，一直被使用着。可是，传统的硝化反硝化技术需要额外的投加碱度和电子给体，这就加大了整体的成本消耗。并且，传统的硝化反硝化过程是由异养反硝化菌消耗有机物进行的，因此会产生大量的污泥。

针对这两点，SANI工艺成功地解决了上述的问题，SANI工艺就是将硫还原、自养反硝化、硝化相结合的工艺，SANI工艺已经能在香港成功地对市政废水进行处理。然而，对于一些工业废水，例如石油废水，冶金废水，食品工业废水，制药废水等废水，其中的N浓度(氨浓度和硝酸盐浓度)要远远高于市政废水，针对这些废水，如果单纯使用SANI工艺进行脱氮，一则高氨氮的氧化会导致硝化腔室pH过低从而影响整个体系的脱氮效率，二则由于SANI体系S/N的要求导致需要有极高的S浓度。而在SANI工艺中增加进水中的S浓度是有着以下3个缺点：第一，高浓度的硫化物对微生物有毒害作用。第二，更高的S浓度会导致在硫还原过程中会产生更多的H₂S气体，所以在整个过程中也就会有更多的H₂S气体逸出。第三，更高的S浓度则是需要更多的操作成本。所以，想要用现阶段的SANI工艺来处理高氨氮的工业废水则需要对其进行一定的改进。

作为一种新兴的技术，微生物电解池(MEC)在水处理领域的应用在过去的十年中受到了大家广泛的研究。氢自养型反硝化细菌能够在MEC的阴极表面利用阴极产生的氢气进行反硝化，故此MEC阴极腔室能够充当二级反硝化腔室，从而间接降低SANI工艺进水中的S浓度。此外，MEC阴极发生产氢反应同时会产生大量碱度，而硝化腔室发生的硝化反应过程产生大量的质子，条件合适，二者可以相互调节达到体系pH的长期稳定。因此，将MEC和SANI工艺相耦合的e-SANI工艺有望成为一项十分有前景的处理高氨氮废水的技术。

发明内容

本发明是将MEC和SANI工艺相耦合，强化SANI工艺使其能够适应对高氨氮含量的工艺废水的处理。利用MEC提供的额外电子和碱度，额外的进行反硝化过程同时调节硝化腔室的pH，达到了体系处理高氨氮废水的能力。

本发明的利用微生物电解池辅助SANI系统处理氨氮废水的装置包括SANI系统、4^#腔室、5^#腔室和电源，4^#腔室为MEC的阴极腔室，5^#腔室为MEC的阳极腔室，4^#腔室和5^#腔室之间通过膜隔开；MEC的阴极腔室和阳极腔室分别与电源的负极和正极相连，所述阴极腔室内的阴极电极上富集有氢自养型反硝化细菌；SANI系统的硫自养反硝化腔室的出口与MEC的阴极腔室的入口相连；MEC的阴极腔室的出口与SANI系统的硝化腔室的入口相连。

优选的，所述的SANI系统的硝化腔室的出口与MEC的阳极腔室相连。

优选的，所述的膜用于隔离阴阳极腔室，可以为质子交换膜，阳离子交换膜等。