[發明專利]利用微生物電解池輔助SANI系統處理氨氮廢水的方法與裝置

有效

• 申請號: 201811059860.7
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109179684B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 李中堅;武高明;楊彬;楊宇旋;雷樂成
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/30;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種利用微生物電解池(MEC)輔助SANI系統處理氨氮廢水的方法與裝置，包括SANI系統、MEC的陰極腔室、MEC的陽極腔室和電源，陰極腔室和陽極腔室之間通過膜隔開；MEC的陰極腔室和陽極腔室分別與電源的負極和正極相連，所述陰極腔室內的陰極電極上富集有氫自養型反硝化細菌。MEC陰極腔室的引入主要有兩個作用,一方面利用附著在電極上的氫自養型反硝化細菌進行深度反硝化脫氮使得整體反硝化的效率更高；另一方面陰極產氫過程產生的堿度可以調節硝化腔室的pH。此外，MEC陰極腔室可以氧化出水中殘余的負二價硫，使得出水達標排放。該體系既保留了SANI過程產污泥量少的優點，同時也能夠應用于高濃度氨氮廢水的處理。

技術領域

本發明涉及一種利用微生物電解池輔助SANI系統處理氨氮廢水的方法與裝置，屬于環境技術和水處理領域。

背景技術

現如今，含氮廢水的大量排放會極大地影響生態系統的平衡，對于水系中的影響尤甚，具有代表性的例子就是水體富營養化導致的赤潮等現象。傳統的生物硝化反硝化過程在含氨處理中有著廣泛的應用。盡管一些新穎的技術不斷出現，例如A/O技術，但由于其具有低能耗高效率的優點，一直被使用著。可是，傳統的硝化反硝化技術需要額外的投加堿度和電子給體，這就加大了整體的成本消耗。并且，傳統的硝化反硝化過程是由異養反硝化菌消耗有機物進行的，因此會產生大量的污泥。

針對這兩點，SANI工藝成功地解決了上述的問題，SANI工藝就是將硫還原、自養反硝化、硝化相結合的工藝，SANI工藝已經能在香港成功地對市政廢水進行處理。然而，對于一些工業廢水，例如石油廢水，冶金廢水，食品工業廢水，制藥廢水等廢水，其中的N濃度(氨濃度和硝酸鹽濃度)要遠遠高于市政廢水，針對這些廢水，如果單純使用SANI工藝進行脫氮，一則高氨氮的氧化會導致硝化腔室pH過低從而影響整個體系的脫氮效率，二則由于SANI體系S/N的要求導致需要有極高的S濃度。而在SANI工藝中增加進水中的S濃度是有著以下3個缺點：第一，高濃度的硫化物對微生物有毒害作用。第二，更高的S濃度會導致在硫還原過程中會產生更多的H₂S氣體，所以在整個過程中也就會有更多的H₂S氣體逸出。第三，更高的S濃度則是需要更多的操作成本。所以，想要用現階段的SANI工藝來處理高氨氮的工業廢水則需要對其進行一定的改進。

作為一種新興的技術，微生物電解池(MEC)在水處理領域的應用在過去的十年中受到了大家廣泛的研究。氫自養型反硝化細菌能夠在MEC的陰極表面利用陰極產生的氫氣進行反硝化，故此MEC陰極腔室能夠充當二級反硝化腔室，從而間接降低SANI工藝進水中的S濃度。此外，MEC陰極發生產氫反應同時會產生大量堿度，而硝化腔室發生的硝化反應過程產生大量的質子，條件合適，二者可以相互調節達到體系pH的長期穩定。因此，將MEC和SANI工藝相耦合的e-SANI工藝有望成為一項十分有前景的處理高氨氮廢水的技術。

發明內容

本發明是將MEC和SANI工藝相耦合，強化SANI工藝使其能夠適應對高氨氮含量的工藝廢水的處理。利用MEC提供的額外電子和堿度，額外的進行反硝化過程同時調節硝化腔室的pH，達到了體系處理高氨氮廢水的能力。

本發明的利用微生物電解池輔助SANI系統處理氨氮廢水的裝置包括SANI系統、4^#腔室、5^#腔室和電源，4^#腔室為MEC的陰極腔室，5^#腔室為MEC的陽極腔室，4^#腔室和5^#腔室之間通過膜隔開；MEC的陰極腔室和陽極腔室分別與電源的負極和正極相連，所述陰極腔室內的陰極電極上富集有氫自養型反硝化細菌；SANI系統的硫自養反硝化腔室的出口與MEC的陰極腔室的入口相連；MEC的陰極腔室的出口與SANI系統的硝化腔室的入口相連。

優選的，所述的SANI系統的硝化腔室的出口與MEC的陽極腔室相連。

優選的，所述的膜用于隔離陰陽極腔室，可以為質子交換膜，陽離子交換膜等。