[发明专利]一种污水脱氮除磷处理方法、装置及应用

权利要求书

1.一种污水脱氮除磷处理方法，其特征在于：脱氮和除磷反应分别在双室生物电化学反应池的阴极室和阳极室中实现，阴极室、阳极室间设置有质子交换膜，以铁或铝材料作为阳极电极，以碳基材料或金属基材料为阴极电极，利用直流电源在阴极、阳极两端提供外加电压；单质硫颗粒作为填料置于阴极室的绝缘多孔材料滤池内，阴极电极设置在滤池外；含硝酸盐和磷酸盐污水首先通过进水泵进入阴极室，通过硫自养反硝化和阴极反硝化去除硝酸盐；阴极室出水经过循环泵入阳极室，磷酸根与阳极铁或铝牺牲产生的金属离子进行沉淀反应或者被形成的铁或铝的氢氧化物吸附而去除；控制水力停留时间，即完成污水氮和磷的处理。

2.根据权利要求1所述的污水脱氮除磷处理方法，其特征在于：所述碳基材料包括碳纸、碳布、碳毡、石墨毡、石墨板及其改性修饰材料；所述金属基材料包括不锈钢、铁、铝、铜、锌、镍和钛电极基体材料；所述单质硫颗粒和阴极电极上驯化富集有反硝化脱氮功能的生物膜。

3.根据权利要求1或2所述的污水脱氮除磷处理方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤a，在阴、阳极室注满进水，将阳极和阴极与外接电源的正负极连接通电；同时，开启进水泵和循环泵，两者流速相同，保持阴极室液面平衡；含硝酸盐和磷酸盐污水通入阴极室内，单质硫颗粒表面生物膜中的硫自养反硝化菌以硫作为电子供体，阴极表面生物膜上附着的活性细菌以阴极作为电子供体，将污水中硝酸盐还原为氮气而去除，产生的氮气由排气口排出；经脱氮后的不含氮废水由循环泵排入阳极室；在阴极室中，随着运行周期的增加，阴极电极和单质硫颗粒上的生物膜会出现增殖更新，当脱落的生物膜累积于填料中，出现堵塞情况时，应及时对填料进行反冲洗；单质硫颗粒填料为消耗型载体，应结合水质和处理负荷及时补充单质硫颗粒；

步骤b，在阳极室中，阳极失电子成为可溶性金属离子并进入阳极室，可溶性金属离子与含磷酸盐废水中的磷酸根离子反应生成沉淀而去除，同时部分磷酸盐通过金属氢氧化物的吸附去除；生成的沉淀经由阳极室底部排出口排出，经沉淀反应后的不含磷废水由排出管流入沉降池，经沉降过滤得到净水；

在阳极室进行除磷以及阴极室进行脱氮的过程中，阳极室和阴极室之间通过质子交换膜进行质子交换，使阳极室和阴极室之间形成电荷流动。

4.根据权利要求2所述的污水脱氮除磷处理方法，其特征在于，所述单质硫颗粒和阴极电极上驯化富集反硝化脱氮生物膜的方法：所述硫磺颗粒或阴极电极接种活性厌氧污泥或硫自养反硝化菌种，加入营养液培养，直到微生物富集挂膜完成，在硫磺颗粒和阴极表面上驯化富集反硝化脱氮生物膜；所述硫自养反硝化菌种包括：硫杆菌属(Thiobacillus)、硫微螺菌属(Thiomicrospira)、硫发菌属(Thiothrix)、贝氏硫菌属(Beggiatoa)、硫小杆菌属(Thiobacterium)、无色硫细菌(Achromatium)、硫化叶菌(Sulfolobus)的一种或以上。