申请日2015.10.20
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，它提供了一种厌氧微生物在电辅助阴极供电子的条件下，高效还原硝酸氮、亚硝酸氮生成氮气脱氮的新方法;通过阴阳极板的分置设置、以及缺氧区和好氧区污泥的完全分离，进一步提高了电辅助在微生物脱氮方面的耦合作用;本发明的特征在于：将电辅助的阴阳极板分别设置在缺氧区和好氧区，氨氮废水经好氧区微生物的呼吸作用转化为硝酸氮、亚硝酸氮，经连通管段，硝酸氮、亚硝酸氮流进缺氧区;在缺氧区，微生物利用阴极提供的电子来还原硝酸氮、亚硝酸氮生成氮气而脱氮，电辅助微生物反应器可充分发挥微生物和电辅助供电子的耦合作用。
权利要求书
1.一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，其特征在于：将电辅助的阴、阳极板分别设置缺氧区和好氧区两个不同的反应区，两个反应区通过连通管段相连通，在好氧区曝气，在缺氧区不曝气仅进行搅拌;由两个不同的反应区及连通管段中的水以及电极板与外电路构成电催化回路;阴极板采用具有储电子和缓慢释电子功能的钯极板、镀钯极板或石墨极板，阳极板采用不溶性金属极板、金属氧化物极板或石墨极板;含氨氮废水首先进入好氧区，被微生物好氧氧化为亚硝酸氮和硝酸氮，而后，含亚硝酸氮和硝酸氮的废水流入缺氧区，微生物利用电辅助提供的电子还原亚硝酸氮和硝酸氮为氮气而脱氮，可达标排放;一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，可充分发挥微生物和电辅助供电子的耦合作用，且微生物分别在缺氧、好氧下保持各自的最佳硝化脱氮环境;电辅助电极的电压为0.2～3V，总水力停留时间在5～20h，好氧区和缺氧区的水力停留时间比为2～5∶1。
2.如权利要求1所描述的一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，其特征是所述的电辅助的阳极板和阴极板分别设置在好氧反应区和缺氧反应区两个不同的反应区中，两个反应区通过连通管相连通;由两反应区及连通管中的水以及电极板与外电路构成电催化回路。
3.如权利要求1所描述的一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，其特征是所述的废水首先进入好氧反应区，而后通过连通管进入缺氧反应器反应区，最后由缺氧反应区排出;放置阳极板的好氧反应区进行曝气，放置阴极板的缺氧反应区仅进行搅拌，不曝气并保持缺氧状态。
4.如权利要求1所描述的一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，其特征是所述的电辅助电极的电压为0.2～3V，总水力停留时间在5～20h，好氧区和缺氧区的水力停留时间比为2～5∶1。
5.如权利要求1所描述的一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，其特征是所述的连通管除了起污水连通的作用外，还起到对好氧反应区污泥分离的作用。
6.如权利要求1所描述的一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，其特征是所述的好氧反应区和缺氧反应区的污泥完全水力分离。
说明书
一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法
技术领域
本发明涉及一种高效去除氨氮废水的电生物反应器新工艺，该方法主要是在微生物硝化反硝化去除 氨氮的基础上，利用电辅助阴极供电子来高效反硝化脱氮而开发的，属于氨氮废水处理的环境保护领域。
背景技术
氨氮废水广泛产生于染料、农药、有机物合成、化工及医药等行业，是一类污染面广、对水体危害 较大，引起富营养化的物质，氨氮的高效、经济的治理为国际上十分关注的课题。目前的治理方法主要有： 吸附法、吹脱法、沉淀法、生物法。其中生物硝化和反硝化法脱氮成为脱氮的主要方法。生物脱氮通过氨 氮生物好氧硝化生成硝酸氮、亚硝酸氮，而后硝酸氮、亚硝酸氮经微生物缺氧还原生成氮气而实现脱氮， 微生物缺氧还原脱氮需要有效的电子供体，微生物利用电辅助阴极提供的电子供体可高效还原硝酸氮、亚 硝酸氮脱氮，其还原脱氮的效率远高于其他电子供体。为解决微生物缺氧下条件下还原硝酸氮、亚硝酸氮 脱氮的电子供体问题，将电辅助引入微生物脱氮过程，利用电辅助供电子强化微生物还原脱氮已成为新的 研究方向，具有重要的理论意义和应用价值。
发明内容
本发明涉及一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，它提供了一种在电辅助下微生物利用阴极 提供的电子高效还原硝酸氮、亚硝酸氮脱氮的新方法。实现了电辅助与微生物脱氮的协同去除作用。
本发明的特征在于：将电辅助电极的阴阳极板分别设置在生物反应器的缺氧区和好氧区，缺氧区和好 氧区通过管段相连通，含氨氮废水首先进入好氧区进行微生物硝化反应，生成硝酸氮、亚硝酸氮，而后通 过连通管段进入缺氧区，在缺氧区微生物利用的电辅助提供的电子供体进行反硝化反应生成氮气而脱氮。 好氧区进行好氧曝气，缺氧区进行搅拌，不曝气。由好氧区、缺氧区及连通管段中的水以及电极板与外电 路构成电辅助回路。阴极板采用具有储电子和缓慢释电子功能的钯极板、镀钯极板或石墨极板，阳极板采 用不溶性金属极板、金属氧化物极板或石墨极板。氨氮废水在好氧区经好氧曝气生成的硝酸氮、亚硝酸氮， 再经缺氧池的微生物还原生成氮气而脱氮后可达标排放。
一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，可充分发挥微生物和电辅助的耦合作用，特别是电辅 助阴极提供电子供体用于微生物还原脱氮的耦合。且微生物可在缺氧和好氧条件下保持各自的最佳降解环 境。电辅助电极的电压为0.2～3V，总水力停留时间在5～20h，好氧区和缺氧区的水力停留时间比为2～ 5∶1。
附图说明
图1：电辅助微生物反应器流程示意图
1.直流电源2.反应器进水3.曝气头4.好氧区5.阳极板6.连通管7.阴极板8.阴极室出水(带 小型污泥沉淀区)9.搅拌器10.缺氧区11.曝气管12.出水管
具体实施方式
实施例1：
采用电辅助微生物反应器处理含氨氮浓度为155～345mg/L的废水，电辅助微生物反应器的好氧区容 积分别为500m3，缺氧区容积为100m3，好氧区放置阳极石墨板，并设曝气装置，曝气量为2000m3/h。缺 氧区放置阴极石墨板，并设搅拌功率为15kW，催化电极的电压为0.5V。连通管直径为250mm。总水力停 留时间为72h。
经调试稳定运行后，检测进出水水质见表1：
表1
从表1的检测可知，本发明的电辅助微生物反应器处理含氨氮浓度为155～345mg/L的废水时，去除 率在90%以上，去除效果稳定，为高浓度氨氮废水的微生物高效去除提供了新的方法和思路。
实施例2：
化工废水处理站的污水含氨氮浓度为40～95mg/L，总氮浓度为51～105mg/L，原处理工艺采用微生物 好氧-缺氧脱氮方法，缺氧脱氮的电子供体采用的是生活污水，出水氨氮不能达标排放。为此采用该发明的 电辅助微生物反应器新工艺进行了改造，在缺氧区中安装圆桶型网状钛基镀钯阴极板，在好氧区中安装圆 桶型网状钛基镀钌阳极板，稳流直流电压提供2.1V的电压。经过调试，开始进行正常运行，在处理废水 流量、水质不变，水力停留时间也不变的情况下进行了水质检测，检测出水氨氮的浓度在2.5～4g/L，去除 率在98%以上，总氮的去除率中92%以上。到达了排放标准，改造取得了预期的效果。改造后，废水的脱 氮效果较原工艺提高了近20%，而处理行费用仅增加1.5%，满足了环保的需要和改造要求。
实施例1和实施例2得出：采用本发明的一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，对氨氮废 水的处理效果稳定，去除率高。在处理效率上较传统的微生物方法脱氮有较大的提升，并可对现有的生物 处理工艺进行提升改造以提高脱氮处理效果。
本发明提出的一种电辅助微生物反应器去除氨氮废水的方法，已通过实施例进行了描述，相关技术人 员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本文所述的内容进行改动或适当变更与组合，来实现本 发明。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为 包括在本发明的精神、范围和内容中。