[发明专利]一种复合自释碳生物膜电极脱氮过滤装置

说明书

本发明公开了一种复合自释碳生物膜电极脱氮过滤装置，包括：进水布水区、电生物耦合脱氮区、反硝化过滤区、出水集水区以及电控装置，进水布水区、电生物耦合脱氮区、反硝化过滤区、出水集水区依次连通，电生物耦合脱氮区内设置电极板和复合自释碳生物膜电极，所述电控装置用于向电极板提供直流电源，所述电极板包括阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板分别设置在所述复合自释碳生物膜电极的两侧，所述复合自释碳生物膜电极为采用自释碳填料制成的球型电极。本发明提供的复合自释碳生物膜电极脱氮过滤装置可对原水中硝态氮、亚硝态氮实现高效去除，具有脱氮效果显著、操作简单和运行管理简便等优点，适用于生化处理后的污水深度脱氮。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种复合自释碳生物膜电极脱氮过滤装置。

背景技术

传统的脱氮工艺有化学法和生物法。化学法具有工艺简单的优点，但是操作复杂、化学污泥难处理且脱氮效率低。生物法运行方式灵活且成本较低，以反硝化滤池为例，其脱氮反应大部分是异养反硝化细菌以有机碳源(常见的碳源如甲醇、醋酸和乙醇等)作为电子供体，以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体的氧化还原过程。但在运行过程中需外加碳源，传统碳源的额外添加存在成本高、投加量难控制等诸多问题，且脱氮效率有待提高。近年来，一种将化学法和生物法结合的新工艺生物膜电极法逐渐发展起来，该工艺具有可处理低浓度污水和脱氮效果好等优点。

生物膜电极法是一种生物与电化学相结合处理含氮废水的水处理技术，生物膜电极技术可在少量投加外界碳源的情况下，实现对氮和部分有机物的去除。生物膜电极反应器一般是由阴极和阳极组成的二维电极反应器。通过在电极表面驯化挂膜，将微生物固定在电极表面，以形成反硝化生物膜。通过电极间通电产生的电解氢作为自养反硝化的电子供体，以促进氢自养反硝化过程，从而实现反硝化脱氮。同时，也有部分反硝化菌可利用污水中的有机物作为电子供体，将硝酸盐氮还原为氮气。

为提高电极表面的微生物量，一些研究通过改良二维电极反应器，即在二维电极之间填充导电颗粒使其成为第三极，从而形成三维电极。在改善传质的同时，这些颗粒在施加电场后可充当电极和微生物载体。这种方法提高了电极的表面积，从而提高了微生物的附着量。

然而，在不投加或少量投加碳源的情况下，三维生物膜电极反应器的脱氮效果主要依赖氢自养反硝化，而异养反硝化由于缺乏充足碳源，脱氮作用受到限制。同时，由于自养反硝化过程是通过电解产生的氢气作为电子供体，而电解产生的氢气含量较低，使得自养反硝化的脱氮效果受到限制。一些研究采用投加玉米芯等碳源填料的方法促进异养反硝化过程，然而普通玉米芯填料容易悬浮造成玉米芯和液体分层使得物质传递不均匀，且随着微生物的生长繁殖，玉米芯颗粒在分解过程中粘度会逐渐变大，相互粘连易将滤池堵塞，导致脱氮效率降低。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合自释碳生物膜电极脱氮过滤装置，可对原水中硝态氮、亚硝态氮实现高效去除，具有脱氮效果显著、操作简单和运行管理简便等优点，适用于生化处理后的污水深度脱氮。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种复合自释碳生物膜电极脱氮过滤装置，包括：进水布水区、电生物耦合脱氮区、反硝化过滤区、出水集水区以及电控装置，所述进水布水区、电生物耦合脱氮区、反硝化过滤区、出水集水区依次连通，所述电生物耦合脱氮区内设置电极板和复合自释碳生物膜电极，所述电控装置用于向所述电极板提供直流电源，所述电极板包括阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板分别设置在所述复合自释碳生物膜电极的两侧，所述复合自释碳生物膜电极为采用自释碳填料制成的球型电极。

进一步地，所述自释碳填料由玉米芯、聚乙烯醇和海绵铁组成，所述玉米芯作为核心释碳基材，聚乙烯醇作为粘结剂，将玉米芯与海绵铁粘结为球形电极。

进一步地，所述阳极板和所述阴极板的材质均为铁。