[發明專利]一種電化學生物聯合脫氮反應器

有效

• 申請號: 201010201140.7
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN101857309A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 馮華軍;馮小晏;錢鈺潔;郭夢婷
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/12
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及污水脫氮處理反應器領域，尤其是一種采用復三維電極生物膜法強化微電解脫氮的電化學生物聯合脫氮反應器。

背景技術

目前傳統生物脫氮工藝把硝化和反硝化作為兩個獨立的階段分別安排在不同的反應器中(空間上)或者利用間歇的好氧和厭氧條件(時間上)實現氮素的脫除，因此也往往造成脫氮系統復雜，能耗較大，且運行管理不便。然而，近幾年人們在許多實際運行的好氧硝化池中常常發現有總氮損失，這其中除了部分氮素同化為微生物細胞外，還有很大一部分可能是通過同步硝化反硝化(Simultaneous?nitrification?and?denitrification，SND)作用去除的。

專利號為200620158454.2的發明專利公開了一種A²/O氧化溝工藝同步硝化反硝化控制裝置，該裝置采用對氧化溝不同的部位進行曝氣，從而將裝置分隔成若干個好氧區和厭氧區，使硝化菌和反硝化菌分別在好氧區和厭氧區進行作用。但是硝化菌需要高溶解氧、低COD的環境，而反硝化菌需要的是低溶解氧、高COD的環境，該裝置無法保證有機物的濃度，而且，硝化細菌產生的硝酸鹽對反硝化細菌具有抑制作用，因此，該裝置不僅具有較高的能耗，而且脫氮效果并不是很明顯。

申請號為200810010377.X的發明專利公開了一種可實現同步硝化反硝化脫氮功能的膜生物反應器，包括反應器系統、膜組件和溶氧電極、pH電極等在線監測元件。雖然該裝置可根據微生物絮體的內外表面DO的不同來同步進行硝化反硝化反應，但是該反應的反硝化反應以有機物為反應底物，因此仍然無法控制反硝化強度。

發明內容

本發明提供了一種電化學生物聯合脫氮反應器，采用三維電極不僅促使微生物掛膜、提高電流利用率，而且在電場作用下提高脫氮效率。

一種電化學生物聯合脫氮反應器，包括池體、電極板、粒子電極、曝氣裝置和穩流變壓器。池體兩端分別設有進水口和出水口；反應器所設電極板包括陽極和陰極，陽極設在池體中心部分，所用材料可以是析氧電位低于0.2v的惰性金屬材料，如鈦板、鈦基鍍二氧化鉛、鈦基鍍二氧化釕板等；陰極環繞陽極設置在靠近池壁處，所用材料為惰性電極，如石墨、不銹鋼等；陽極和陰極分別接在穩流變壓器的正極和負極；所述的穩流變壓器的直流電壓在4～12V間可調，直流電流強度控制在5～40mA，通過對電流的調節進而調控原子態氫的產生速率，從而實現硝化反應和反硝化反應的反應動力學平衡，實現同步硝化反硝化作用的最大化。陰陽極間距為陽極電極直徑的5～15倍。在陰、陽電極之間填充著大量的粒子電極，該粒子電極由殼質活性炭顆粒脫活改性而來，其表面涂有醋酸纖維素，粒徑為1～3mm，在反應器中的粒子配比率為20％～40％。

所述的曝氣裝置包括設在池體底部的微孔曝氣器和與微孔曝氣器相連的空氣泵。

本發明所述的電化學生物聯合脫氮反應器用惰性金屬電極代替常規的石墨電極，球形改性活性炭顆粒懸浮在主反應器的陰陽兩極間，形成粒子電極，構成三維電極，具有以下優點：(1)活性炭粒子電極能吸附污染物，使污染物能快速被生物膜吸附，進而實現同步硝化反硝化作用；(2)粒子電極在微電場作用下表面帶有電荷，能加速微生物在其表面附著，能避免產生污泥膨脹現象；(3)粒子電極在補氧裝置的帶動下以流化態形式運行，因此可降低污染物在生物膜內的傳質阻力，提高廢水的處理效率；(4)微粒電極在微電場作用下，在其表面能同時產生原子態氫和氧，因此能更有效地進行同步硝化反硝化反應。

同時利用電解時在粒子電極表面產生的原子態氧及外加空氣補氧裝置，在系統內部形成限氧環境(-100mv＜ORP＜100mv)，從而實現對硝化作用的調控；利用粒子電極表面產生原子態氫，替代有機物成為反硝化作用的電子供體，并可通過對電流強度的調節實現自養反硝化作用的調控。該裝置將由氫自養型反硝化作用替代或部分替代異養反硝化作用，將硝化過程和反硝化過程分開調控，實現自養型同步硝化反硝化脫氮，結構緊湊簡單、占地面積小、電流利用率高、微生物掛膜快、可同時去除有機物、氨氮等多種污染物、脫氮效率高、能耗低、便于調控，是一種集生物、微電解于一體的復三維電極生物膜生活污水處理裝置。

整個裝置視進水水質情況合理調配穩流變壓計的電壓，使最終出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B排放標準。

附圖說明

圖1為本發明裝置的平面結構示意圖；

圖2為本發明裝置的剖面結構示意圖。

具體實施方式

實施例1