[實用新型]可在低碳氮比下高效脫除硝態(tài)氮的三維電極生物膜裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202223124047.8
• 申請日: 2022-11-23
• 公開（公告）號: CN218988980U
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設計）人: 劉曉
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市深水水務咨詢有限公司
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F1/461;C02F101/16
• 代理公司: 深圳市金信啟明知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44484
• 代理人: 周斌

本實用新型公開了一種可在低碳氮比下高效脫除硝態(tài)氮的三維電極生物膜裝置，所述三維電極生物膜裝置包括反應器本體、陽極板、陰極板、生物載體填料，其中：所述反應器本體分為上下兩部分，上部為圓柱型筒體，下部為錐體，錐體和圓柱型筒體銜接處設有多孔布水板；所述圓柱型筒體上端設有出水口，圓柱型筒體內(nèi)設有以“瑞士卷”形式螺旋相嵌的陽極板和陰極板，二者之間填充生物載體填料作為第三電極；所述陽極板和陰極板分別連接直流電源的正負極，二者與生物載體填料共同構(gòu)成三維電極；所述錐體底部設有進水口。本實用新型主要在反應器結(jié)構(gòu)設計及電極材料方面進行了優(yōu)化，具有效率高、能耗低、占地小等特點，適用于在低碳氮比條件下進行脫氮。

技術領域

本實用新型涉及一種廢水處理系統(tǒng)，具體涉及一種可在低碳氮比條件下高效脫除硝態(tài)氮的三維電極生物膜裝置。

背景技術

生物脫氮過程主要包括硝化和反硝化過程，其中反硝化過程是反硝化細菌以有機碳源為電子供體，將硝化過程產(chǎn)生的亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮氧化還原成N₂排出。因此，反硝化過程的脫氮效率極大地受到有機碳源量的影響，通常以碳氮比表示，當比值低于5時，被認為低C/N。

針對低C/N或存在大量難利用COD的污水，污水處理廠需要投加大量的有機碳源以滿足異養(yǎng)反硝化的需求，不僅成本高昂，而且不利于碳減排且容易產(chǎn)生二次污染。近幾十年來，雖然研究發(fā)現(xiàn)短程硝化-厭氧氨氧化法和間歇曝氣式膜生物反應器可有效實現(xiàn)低C/N廢水的脫硝處理，但是，短程硝化-厭氧氨氧化法存在亞硝酸鹽氧化菌抑制困難、厭氧氨氧化菌生長異常緩慢、膜生物反應器的運行成本通常較高也是亟待解決的問題。

電極生物膜法是新興的一種脫硝工藝，結(jié)合了電化學和生物脫氮的作用，其原理是將氫自養(yǎng)反硝化菌接種在陰極表面，反硝化菌利用陰極電解水產(chǎn)生的氫作為反硝化過程的電子供體，水中的硝酸鹽氮作為電子受體，將硝酸鹽還原成N₂。電極生物膜法依托氫自養(yǎng)反硝化菌進行脫氮，無需投加有機碳源，處理低C/N廢水時，有效地降低了成本，同時脫氮產(chǎn)物為N₂，不會對環(huán)境造成二次污染，相對于傳統(tǒng)二維電極，三維電極生物膜通過在陰陽極間投加顆粒填料作為第三代電極，不僅增大了電極的面體比、增強了導電率，還為微生物提供了更多的掛膜介質(zhì)。三維電極生物膜法中電極與填料的選擇對反硝化效果具有重要影響。

電極生物膜技術在低C/N污水處理方面具有其獨特的優(yōu)勢，但作為一種新型脫氮技術，會存在電流利用效率低、水力停留時間長以及極板腐蝕等問題，目前在反應器結(jié)構(gòu)、電極材料的選擇及改性方面還需要進一步優(yōu)化。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有電極生物膜技術存在的電流利用效率低、水力停留時間長以及極板腐蝕等問題，本實用新型提供了一種可在低碳氮比下高效脫除硝態(tài)氮的三維電極生物膜裝置。本實用新型主要在反應器結(jié)構(gòu)設計及電極材料方面進行了優(yōu)化，具有效率高、能耗低、占地小等特點，適用于在低碳氮比條件下進行脫氮。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種可在低碳氮比下高效脫除硝態(tài)氮的三維電極生物膜裝置，包括反應器本體、陽極板、陰極板、生物載體填料，其中：

所述反應器本體分為上下兩部分，上部為圓柱型筒體，下部為錐體，錐體和圓柱型筒體銜接處設有多孔布水板；

所述圓柱型筒體上端設有出水口，圓柱型筒體內(nèi)設有以“瑞士卷”形式螺旋相嵌的陽極板和陰極板，二者之間填充生物載體填料作為第三電極；

所述陽極板和陰極板分別連接直流電源的正負極，二者與生物載體填料共同構(gòu)成三維電極；

所述下部錐體為配水區(qū)，錐體底部設有進水口。

相比于現(xiàn)有技術，本實用新型具有如下優(yōu)點：

1、極板以“瑞士卷”形式螺旋排布。極板有效面積大，電流利用效率高，提高了脫氮效率；且該排布形式能夠充分利用反應器內(nèi)部空間，節(jié)省占地，加快反應速度從而極大減少水力停留時間。