[發明專利]一種處理高濃度氨氮有機廢水的電化學裝置及處理方法

有效

• 申請號: 201710144297.2
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN107098459B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 孫健;蔡碧海;徐文靜;張亞平;李冠群;文靜;彭彥彬;陳谷汎;張耿崚;郭家宏;路星雯
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學;東海大學;暨南國際大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/30;C02F3/32;C02F101/16;C02F101/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種處理高濃度氨氮有機廢水的電化學裝置及方法，該裝置通過隔膜分為陽極室和陰極室；陽極室頂部設有進水口，底部設有與陰極室頂部相通的帶閥門的管道；陰極室底部設有出水口；陰電極表面有藻菌生物膜；陽電極表面有耐氨氮電活性生物膜；陰、陽極連接可調電阻和計時繼電器控制的光電池。該裝置將有機物和氨氮分別在陽極和陰極去除，避免了連續流從陽極帶入有機物對陰極的影響，及消除了硝化液回流至陽極帶入氧氣和硝酸鹽對陽極的影響。利用陰極藻交替暗光反應及藻菌協同，實現生物硝化?反硝化、電化學還原和藻吸收等多途徑脫氮。同時，光電池放電在夜晚強化驅動裝置的運行。該裝置能量自持、可持續和高效處理高濃度氨氮有機廢水。

技術領域

本發明涉及氨氮有機廢水處理技術領域，尤其涉及一種處理高濃度氨氮有機廢水的電化學裝置及處理方法。

背景技術

伴隨著工農業的快速發展，高濃度氨氮有機廢水排放量急劇上升。高濃度氨氮有機廢水來源廣泛，包括食品加工、養殖和化工等行業排放的廢水及垃圾滲濾液等。高濃度氨氮有機廢水中除包含大量易降解的溶解性有機污染物外，往往還含有持久性或毒害性有機污染物，對生態環境和人類健康危害極大。此外，高濃度氨氮是環境水體富營養化和水質惡化的罪魁禍首。因此，高濃度氨氮有機廢水的治理一直受到各國環保領域的高度重視。

近年，生物電化學技術在廢水處理領域展現出極大的應用潛力，其特有的陰、陽極生物電化學環境為強化廢水中有機污染物去除和同步廢水脫氮創造了條件，但根據已有研究報道來看，存在以下技術問題：(1)采用連續流運行，將陽極出流體持續輸入陰極將帶入有機碳源，導致好氧異養菌大量生長，消耗氧氣，導致陰極極化。(2)陰極采用曝氣對氨氮硝化需額外耗能，且曝氣攪動易破壞陰極表面生物膜，降低陰極生物電化學性能。(3)好氧生物陰極的氨氮硝化產物-硝酸鹽回流至陽極反硝化脫氮勢必帶入氧氣，破壞陽極的厭氧環境，降低陽極對有機污染物的生物電化學去除效能。以上問題均會降低有機污染物和氨氮的去除效率。因此，需改進現有生物電化學裝置設計及運行方式，發揮其同步強化去除有機污染物和脫氮的技術優勢。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種處理高濃度氨氮有機廢水的電化學裝置及處理方法，該裝置具有較高的有機污染物和氨氮去除效率。

本發明提供了一種處理氨氮有機廢水的電化學裝置，包括反應室；

設置于所述反應室內部的隔膜；

所述隔膜將反應室分為陽極室和陰極室；

所述陽極室頂部設有進水口，所述陰極室底部設有出水口；

所述陽極室的底部設有與陰極室頂部相通的帶閥門的管道；

設置于所述陰極室內部的陰極，所述陰極表面附著光合藻菌共生生物膜；

設置于所述陽極室內部的陽極，所述陽極表面附著耐氨氮的電活性生物膜；

與所述陰極和陽極以串聯方式連接的可調電阻器和計時繼電開關控制的光電轉換器。

優選地，所述陽極為導電碳顆粒，所述陰極為條狀多孔碳氈。

優選地，所述陽極室內設有多層耐腐蝕導電金屬網；導電碳顆粒置于每層所述金屬網上；

所述陰極室內頂部設有單層耐腐蝕導電金屬網；條狀多孔碳氈垂直交錯固定于所述單層耐腐蝕導電金屬網上。

優選地，還包括通氣管；所述通氣管設置在陰極室的底部。

優選地，還包括多孔刷網，所述多孔刷網設置在所述陽極室底部，將導電碳顆粒與隔膜分開。

優選地，還包括太陽能信號采集器；所述太陽能信號采集器的兩端分別與陰極和陽極相連。

本發明提供了一種高濃度氨氮有機廢水的處理方法，包括以下步驟：