[發明專利]一種電化學輔助生物脫氮技術

在審

• 申請號: 201410087584.0
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN105084530A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 曲波;鄭雅莉;胡明;朱仕坤;范彬
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種電化學輔助的生物脫氮方法，特征是：陽極的氨氧化過程與陰極的反硝化過程均為電化學輔助的生物反應，且上述兩個過程在同一個反應器中進行，是一種厭氧條件下、全自養的生物脫氮新方法。該方法實現了硝化過程與反硝化過程在同一個反應器中完成，不需曝氣進行傳統的硝化反應，也無需額外添加碳源完成反硝化。

2.如權利要求1所述的氨氮廢水，特指C/N<5或不含有機碳源的氨氮廢水。

3.如權利要求1所述的方法，其特征是：所需的外加電壓在0.3V～1.2V范圍內。

4.如權利要求1所述的方法，其特征是：陽極的氨氧化過程與陰極的反硝化過程均為電化學輔助的生物反應，且將上述兩個過程耦合在同一個體系中完成。

5.如權利要求1所述的方法，其特征是：反應在厭氧條件下進行，反應器無需外加氧氣。

6.如權利要求1所述的方法，其特征是：無需額外添加碳源完成反硝化，整個過程為全自養的反應。

7.如權利要求1所述的方法，反應原理如下：

陽極：NH₄⁺+3H₂O→NO₃^-+8e^-+10H⁺

陰極：NO₃^-+5e^-+6H⁺→1/2N₂+3H₂O4H⁺+3e^-→3/2H₂+H⁺

總反應：NH₄⁺→1/2N₂+3/2H₂+H⁺。

8.如權利要求1所述的方法，包括以下步驟：

（1）微生物的篩選與富集：取適量河流底泥或污水處理廠活性污泥對反應器進行接種，同時注入氨氮廢水，之后連通電路，打開直流穩壓電源，向反應器兩極施加小額度電壓，并控制溫度，且通過內循環對反應起到一定攪拌作用，進行微生物的篩選與富集，同時用萬用表記錄電流。

隨著篩選的微生物在電極表面富集，電流出現上升（相對于背景電流），反應器內氨氮濃度開始降低，陰極附近有氮氣產生。當反應器內氨氧化完全時，電流出現下降，陰極停止產氣，此時微生物的篩選與富集完成。

（2）電化學輔助生物脫氮：步驟（1）完成后，可采用兩種方式實現脫氮：

a，連續流：通過蠕動泵與進水槽向反應器以一定流速連續注入氨氮廢水，并將出水以一定流速排出，保持其它條件不變，開始電化學輔助生物脫氮過程。隨著反應的進行，陰極附近持續產生氮氣，且電流基本維持恒定。

b，序批式：即排出反應器內全部混合液，重新注入氨氮廢水，保持其它條件不變，開始電化學輔助生物脫氮過程。當重新注入氨氮廢水時，電流將迅速上升，隨著反應的進行，陰極附近持續產生氮氣；一旦電流下降至背景值，更換反應器中全部混合液，進行下一個處理周期。依此類推，達到脫氮目的。

9.如權利要求8所述的方法，其特征是：由直流穩壓電源為反應器提供電解電壓，施加電壓在0.3V～1.2V之間。

10.如權利要求8所述的方法，其特征是：控制反應溫度在15℃～45℃之間。