[實用新型]一種脫除水中硝酸鹽氮的電化學(xué)自養(yǎng)反硝化一體式反應(yīng)器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820165692.5
• 申請日: 2008-10-07
• 公開（公告）號: CN201296705Y
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李文紅;趙國智;田光明;周欲飛
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F1/46
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及環(huán)境保護領(lǐng)域中的地下水、地表水處理，尤其涉及一種脫除水中硝酸鹽氮的電化學(xué)自養(yǎng)反硝化一體式反應(yīng)器。

背景技術(shù)

地下水中硝酸鹽的處理方法主要包括物化方法、生物反硝化和化學(xué)反硝化。

物化方法主要包括離子交換、反滲透和電滲析。

常規(guī)的離子交換工藝包括用氯離子型和重碳酸根離子型樹脂進行陰離子交換等。但是離子交換法要耗用大量再生藥劑，而排放時又會引起二次污染。

反滲透法不僅可以去除地下水中NO₃^--N，還可同時去除Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等，比其他方法更優(yōu)越。但該法能耗高且產(chǎn)生的大量高鹽水需要處置。

電滲析是一種較新的膜處理技術(shù)，原水通過交替排列的陰陽離子選擇滲透性膜，在直流電場中，NO₃^--N通過膜與凈水分離，進入高濃度鹽水一側(cè)，從而使NO₃^--N得以去除。但因此法操作較為復(fù)雜而應(yīng)用范圍不廣。NitRem電滲裝置可選擇性地脫除NO₃^--N，無須任何化學(xué)藥品，能將NO₃^--N從50mg/L降到25mg/L以下，但是設(shè)備昂貴。總之，物化方法存在處理費用過高、脫除選擇性差不徹底、有二次污染等問題。

生物反硝化過程是包括異養(yǎng)反硝化和自養(yǎng)反硝化兩類。異養(yǎng)反硝化需要有機碳(如甲醇)作為細菌的營養(yǎng)源及電子供體，異養(yǎng)反硝化的優(yōu)點是反硝化速度快，單位體積反應(yīng)器的處理量大，缺點是若投加的基質(zhì)不足，則易導(dǎo)致出水中NO₃^--N的積累問題，若投加的基質(zhì)過量，則殘留的有機基質(zhì)對被處理水有二次污染問題，自養(yǎng)反硝化主要利用地下水中的無機碳(如CO₂、HCO₃^-)或外加的硫或氫作為能源來進行脫氮，由于不需要外加有機物，此方法處理出水不會含有有機碳的污染，但其主要缺點是單位體積反應(yīng)器的處理能力較小。

化學(xué)反硝化利用一定的還原劑還原地下水中的硝酸鹽從而去除硝酸鹽。目前對硝酸鹽的還原反應(yīng)歷程缺乏一致的認識，與生物反硝化相比，化學(xué)反硝化法有兩個潛在的突出優(yōu)點，單位體積反應(yīng)器的脫硝速度比生物反硝化法快得多；工藝簡單，對運行管理的要求低。采用化學(xué)反硝化去除NO₃^--N的反應(yīng)過程將產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物，反應(yīng)條件難以控制，同時催化劑的回收和分離是個需要解決的問題。

從效率和成本兩個方面來看，生物反硝化方法是目前已投入實用的最好的方法，但其仍存在一些缺點，如管理要求較高，不適合用于小型或分散給水處理，需要后續(xù)處理等。因而開發(fā)新型、高效的組合處理方法成為硝酸鹽去除的研究熱點，電化學(xué)-生物脫氮工藝在減少二次處理、自動控制方面都有優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，提供一種脫除水中硝酸鹽氮的電化學(xué)自養(yǎng)反硝化一體式反應(yīng)器。

電化學(xué)自養(yǎng)反硝化一體式反應(yīng)器包括筒式發(fā)泡鎳陰極、石墨陽極、反應(yīng)器器體、直流電源、出水口、取樣口、多孔擋板、進水口；在反應(yīng)器器體內(nèi)設(shè)有筒式發(fā)泡鎳陰極，筒式發(fā)泡鎳陰極中心設(shè)有石墨陽極，筒式發(fā)泡鎳陰極和石墨陽極通過多孔擋板固定在反應(yīng)器器體上，直流電源與筒式發(fā)泡鎳陰極和石墨陽極相連接，反應(yīng)器器體底部設(shè)進水口，反應(yīng)器器體頂部設(shè)有出水口，在反應(yīng)器器體側(cè)壁設(shè)多個取樣口。

所述的筒式發(fā)泡鎳陰極1的發(fā)泡鎳板面密度為400～1000g/m²。

所述的多孔擋板的直徑為15～20cm，多孔擋板7的中心設(shè)有石墨陽極固定凹槽，凹槽直徑為8～12mm，多孔擋板上距離圓心6～8cm處設(shè)有筒式發(fā)泡鎳陰極固定圓環(huán)形凸筋，在筒式發(fā)泡鎳陰極固定圓環(huán)形凸筋兩側(cè)設(shè)有三圈圓孔。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果：

1)同單純的生物膜法相比，電化學(xué)自養(yǎng)反硝化一體式反應(yīng)器的優(yōu)點主要體現(xiàn)在利用電極上，一是利用電極作為生物膜的載體，二是利用電場微電解水釋放出的H⁺為自養(yǎng)反硝化菌提供電子受體，不產(chǎn)生任何影響水質(zhì)安全的副產(chǎn)物。

2)由于H⁺是從生物膜外因電場吸引力作用穿透生物膜向內(nèi)擴散的，所以生物膜中的微生物能高效利用H+進行反硝化作用。