[發明專利]低碳高氮高硫水體硝酸鹽和硫酸鹽的同步去除裝置

有效

• 申請號: 202010836407.3
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111943365B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 盛彥清;唐琪
• 申請（專利權）人: 中國科學院煙臺海岸帶研究所
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F1/461;C02F101/16;C02F101/10
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 鄭瑤

1.低碳高氮高硫水體硝酸鹽和硫酸鹽的同步去除裝置，其特征在于：采用三維電極生物膜反應器，反應器主體為圓柱形，底部鋪設礫石作為承托層；承托層之上放置均勻開孔的布水板；不銹鋼網作為陰極材料，采用石墨棒作為陽極材料，反應器主體內填充顆粒活性炭作為第三電極，陰陽極以同心圓方式布置，陽極石墨棒置于反應器正中間，陰極不銹鋼網圍繞反應器內壁鋪設，用導線將陰陽極分別與直流電源的負正極相連；頂部開設出水口，中部開設生物膜取樣口，底部連接反沖洗管；反應器外部纏繞加熱帶，保持反應溫度在30 ℃；

使用上述去除裝置，經過微生物掛膜與馴化，利用電化學催化還原和生物還原的協同作用處理污染水體，去除低有機碳水體中的硝酸鹽和硫酸鹽，具體步驟如下：

（1）顆粒活性炭在使用前，用稀硫酸溶液和去離子水清洗數次并置于烘箱中105℃烘干以去除雜質；

（2）微生物掛膜過程，取缺氧池活性污泥于污泥桶中，利用蠕動泵向反應器中接種取自污水處理廠缺氧池的活性污泥，使其在反應器與污泥桶間連續循環數天，微生物在電極表面掛膜馴化；掛膜期間定期向污泥桶中添加微生物生長所需的營養物質，按照碳氮磷硫15-4：6：1：6添加乙酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽和硫酸鹽，并逐步減少乙酸鹽投加量；此階段，外加電流低于80 mA，保持10 h以上的水力停留時間，以使微生物盡快在電極表面掛膜；

（3）微生物馴化過程，掛膜完成后，采用含硝酸鹽與硫酸鹽的模擬廢水進行生物膜馴化；外加電流逐漸增至240 mA，保持每個電流水平運行7天以上；當硝酸鹽和硫酸鹽去除率分別超過80%和20%時，馴化過程完成；

（4）運行升流式三維電極生物膜反應器，污水由底部進水口進入反應器，調節外加電流大小和水力停留時間以保證反應器處理效果，每天監測出水NO₃^--N、NO₂^--N、NH₄⁺-N、SO₄^2-和溶解性硫化物的濃度變化，根據模擬廢水或待處理污水水質，調節外加電流大小以及水力停留時間，以達到較好的處理效果和經濟效益；

（5）每日監測出水口處的出水水質狀況，定期從生物膜取樣口取適量微生物樣品觀察生物膜及微生物群落生長狀況；反應器運行過程中當進水壓力明顯增大時，通過反沖洗管進行反沖洗操作；

所述三維電極生物膜反應器外加直流電源，陰極獲得電子產生氫氣，附著在電極上的微生物利用反應器中電解水產生的氫氣作為電子供體或直接從電極上獲得電子，進行自養反硝化與硫酸鹽還原，硫酸鹽的還原產物硫化物與硫化物的氧化產物硫單質和硫代硫酸鹽，又可作為自養反硝化的補充電子供體。

2.根據權利要求1所述的低碳高氮高硫水體硝酸鹽和硫酸鹽的同步去除裝置，其特征在于：所述三維電極生物膜反應器采用升流式，水流方向自下而上，進水口通過管路和蠕動泵與進水箱相通，電極通過導線與直流電源相連。

3.根據權利要求1所述的低碳高氮高硫水體硝酸鹽和硫酸鹽的同步去除裝置，其特征在于：所述礫石的鋪設厚度為5 cm。

4.根據權利要求1所述的低碳高氮高硫水體硝酸鹽和硫酸鹽的同步去除裝置，其特征在于：所述布水板上開孔的孔徑為5mm。

5.根據權利要求1所述的低碳高氮高硫水體硝酸鹽和硫酸鹽的同步去除裝置，其特征在于：所述顆粒活性炭的直徑為4-8 mm。