[發(fā)明專(zhuān)利]一種提高低溫生物反硝化效率的裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910665281.5
• 申請(qǐng)日: 2019-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110342637A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖智興;陳丹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F3/28
• 分類(lèi)號(hào): C02F3/28;C02F3/34;C05F11/02;C02F101/16
• 代理公司: 南京業(yè)騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 李靜

本發(fā)明涉及一種提高低溫生物反硝化效率的裝置，包括反應(yīng)器、碳纖維氈陰極、石墨陽(yáng)極、Ag/AgCl參比電極和電源，反應(yīng)器側(cè)壁下方設(shè)有進(jìn)水口，另一邊側(cè)壁上方設(shè)有出水口，石墨陽(yáng)極位于反應(yīng)器中部，碳纖維氈陰極貼壁一周設(shè)于反應(yīng)器內(nèi)，石墨陽(yáng)極、碳纖維氈陰極分別與電源的正極和負(fù)極連接，所述裝置還包括設(shè)在反應(yīng)器內(nèi)的Ag/AgCl參比電極；所述碳纖維氈陰極表面固定有一層固態(tài)腐殖質(zhì)。利用該裝置可對(duì)污水進(jìn)行生物反硝化脫氮，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用固態(tài)腐殖質(zhì)修飾的陰極為生物反硝化提供電子，減少了碳源的投加量，并加速反應(yīng)過(guò)程的電子轉(zhuǎn)移，提高了低溫條件下的生物反硝化反應(yīng)效率，并且固態(tài)腐殖質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定不易流失，對(duì)水環(huán)境的影響較小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高低溫條件下生物反硝化效率的裝置及方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

活性污泥法是污水生物脫氮的主流技術(shù)，主要由硝化和反硝化兩個(gè)階段完成，參與這一過(guò)程的微生物主要是硝化菌和反硝化菌。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于溫度的降低，反硝化細(xì)菌比硝化細(xì)菌更加敏感。在低溫條件下，反硝化微生物生長(zhǎng)緩慢，反應(yīng)速率極低，會(huì)使得生物反硝化啟動(dòng)時(shí)間太長(zhǎng)，嚴(yán)重影響生物反硝化脫氮的效果。一般認(rèn)為，反硝化微生物最佳水溫在30-35℃，水溫15℃即屬于低溫。而在我國(guó)華北、東北、西北地區(qū)，一年中的大部分時(shí)間處于低溫環(huán)境，冰凍期長(zhǎng)達(dá)3-6個(gè)月，地下水溫度一般在10℃左右，有的甚至低于5℃。因此，一直以來(lái)，低溫是硝態(tài)氮污染水體生物修復(fù)(生物反硝化)成敗的限制性因素。

傳統(tǒng)的解決方法主要有優(yōu)化反硝化過(guò)程工藝參數(shù)(外加碳源濃度、溶解氧濃度、水力停留時(shí)間等)、投加耐冷菌(直接投加、固定化之后投加)、向生物膜反應(yīng)器投加固體填料(IFAS、MBBR等)，雖在一定程度上能夠改善反硝化脫氮的效果，但是一方面改善的程度有限，另一方面，也存在能耗及成本高等問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)一種新的成本低的強(qiáng)化低溫條件生物反硝化的方法迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述背景技術(shù)中的不足，提供一種提高低溫生物反硝化效率的裝置及方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能將反硝化菌附著在固態(tài)腐殖質(zhì)修飾的陰極表面，在低溫條件下快速啟動(dòng)生物反硝化反應(yīng)，能大幅提高低溫條件下微生物的反硝化效率，方法簡(jiǎn)單，成本低。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種提高低溫生物反硝化效率的裝置，包括反應(yīng)器、碳纖維氈陰極、石墨陽(yáng)極、Ag/AgCl參比電極和電源，反應(yīng)器側(cè)壁下方設(shè)有進(jìn)水口，反應(yīng)器另一邊的側(cè)壁上方設(shè)有出水口，石墨陽(yáng)極位于反應(yīng)器中部，碳纖維氈陰極貼壁一周設(shè)于反應(yīng)器內(nèi)，所述石墨陽(yáng)極、碳纖維氈陰極分別與電源的正極和負(fù)極連接，所述裝置還包括設(shè)在反應(yīng)器內(nèi)的Ag/AgCl參比電極；所述碳纖維氈陰極表面固定有一層固態(tài)腐殖質(zhì)。

進(jìn)一步，所述反應(yīng)器為筒形的有機(jī)玻璃反應(yīng)器。

進(jìn)一步，所述固態(tài)腐殖質(zhì)的厚度為0.5mm，固態(tài)腐殖質(zhì)通過(guò)碳膠固定在碳纖維氈陰極表面。

進(jìn)一步，所述固態(tài)腐殖質(zhì)的制備方法，包括如下步驟：

(1)取100g土樣，風(fēng)干后，加入150mL 2％的HF，放在搖床上搖動(dòng)24h之后，離心，去掉上清液，此步驟重復(fù)2次，收集沉淀；

(2)向收集的沉淀中加入0.1mol/L的NaOH溶液，放在搖床上搖動(dòng)24h之后，離心，收集下層沉淀，此步驟重復(fù)至少10次；

(3)向步驟(2)得到的下層沉淀中加入2％的HF洗滌2次，然后用蒸餾水沖洗直至中性，最后進(jìn)行冷凍干燥，得到固態(tài)腐殖質(zhì)。

利用上述裝置對(duì)污水進(jìn)行生物反硝化脫氮的方法，包括如下步驟：

(1)以河道底泥為原始接種源，進(jìn)行厭氧培養(yǎng)，10天后測(cè)試硝酸鹽氮的減少量，將有活性的培養(yǎng)物連續(xù)傳代3次以上，得到反硝化菌種；