本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體講就是涉及一種電解強(qiáng)化反硝化生物膜脫氮工藝的裝置，采用電化學(xué)與生物法相結(jié)合的技術(shù)處理垃圾滲濾液。

背景技術(shù)：

垃圾滲濾液屬于一種低碳氮比的高氨氮有機(jī)廢水，危害性極大，通常采用“生化+MBR+NF/RO”工藝進(jìn)行處理，該工藝的納濾出水中經(jīng)常含有一定量的總氮(主要是硝酸鹽氮)，無法達(dá)到現(xiàn)有的嚴(yán)格環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，尤其是晚期填埋場的垃圾滲濾液納濾出水。因此，垃圾滲濾液納濾出水的深度脫氮技術(shù)亟待需要開發(fā)出來。

電極生物膜技術(shù)是將電化學(xué)法與生物膜法相結(jié)合而發(fā)展起來的一種新型的脫氮技術(shù)，即通過馴化掛膜，微生物固定于陰極表面形成反硝化生物膜，在外加電流的作用下電解水產(chǎn)生氫氣，這些氫及電子在透過陰極表面時(shí)被生物活性物質(zhì)捕獲，在生物酶的作用下作為電子供體參與到硝酸鹽氮的還原反應(yīng)中去，從而實(shí)現(xiàn)自養(yǎng)反硝化脫氮。該技術(shù)具有總氮去除效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊能力強(qiáng)、操作簡便靈活等優(yōu)點(diǎn)，在反硝化脫除水中硝酸鹽氮方面已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。

較早出現(xiàn)的電極生物膜工藝為二維電極生物膜工藝，由于這種工藝僅僅在陰極上附著反硝化菌，其生物量較少，脫氮效果差；為了提高生物量，后來出現(xiàn)了三維電極生物膜工藝，這種工藝較二維電極而言，增加了載體(第三電極-陰極)，從而增加了生物量，但不管是二維電極生物膜還是三維電極生物膜，二者均是在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，均是通過在陰極上附著反硝化菌進(jìn)行脫氮，這種方式附著的反硝化菌量均有限，相比于現(xiàn)有的大比表面的生物填料式的生物膜反應(yīng)器而言，微生物濃度低(常低于5g/L)，總氮容積負(fù)荷低(常低于0.2kg/m³·d)，這也就是電極生物膜工藝僅僅用來處理地下水、飲用水等低濃度硝酸鹽氮廢水，而沒有實(shí)例用來處理實(shí)際的高濃度硝酸鹽氮廢水的原因。因此，開發(fā)處理高濃度廢水的高效電極生物膜工藝及裝置具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了既能得到現(xiàn)有的生物膜反應(yīng)器中的高濃度的生物量，又能充分利用電解反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氫氣作為電子供體，節(jié)省外加碳源的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提供的電解強(qiáng)化反硝化生物膜脫氮工藝的裝置，在原有的一體化的電極生物膜反應(yīng)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，即將電解系統(tǒng)與生物膜系統(tǒng)分開設(shè)置為兩個(gè)獨(dú)立的單元，先通過電解過程產(chǎn)生氫氣，然后將溶解有氫氣的廢水導(dǎo)入生物膜系統(tǒng)，生物膜系統(tǒng)中高濃度的反硝化微生物充分利用氫氣和外加的少量碳源作為電子供體，在缺氧的條件下將硝酸鹽氮最終還原為氮?dú)?，脫氮效率顯著提高。

技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種電解強(qiáng)化反硝化生物膜脫氮工藝的裝置，其特征在于：它主要包括包括碳源箱、原水池、電解池、生物膜反應(yīng)器、產(chǎn)水池。

原水池與電解池連接，連接管路上裝有進(jìn)水泵；電解池的輸出端與生物膜反應(yīng)器連接，同時(shí)，碳源箱的輸出端與生物膜反應(yīng)器連接，連接管路上裝有加藥泵；生物膜反應(yīng)器的出水端與產(chǎn)水池連接，同時(shí)，生物膜反應(yīng)器的出水端連接回電解池的進(jìn)水端，連接管路上裝有回流泵。

進(jìn)一步，所述電解池中平行設(shè)置了多對(duì)陰極板和多對(duì)陽極板，其中，陰極板采用不銹鋼板或鍍鎳金屬板，陽極板采用高純石墨板，且陰極板與電源的負(fù)極通過導(dǎo)線連接，陽極板與電源的正極通過導(dǎo)線連接。

進(jìn)一步，所述生物膜反應(yīng)器中設(shè)有親水性強(qiáng)、大比表面積的纖維填料，纖維填料的直徑為2～10cm。

有益效果

本發(fā)明通過將電解系統(tǒng)與生物膜系統(tǒng)分開設(shè)置為兩個(gè)獨(dú)立的單元，充分利用電解系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氣作為電子供體進(jìn)行反硝化脫氮，節(jié)省外加碳源量，同時(shí)利用了電解過程中的氧化反應(yīng)來提高廢水的生化性，然后在高濃度生物量(10～20kg/m³)的反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行反硝化脫氮，總氮容積負(fù)荷可達(dá)到0.3kg/m³·d以上，脫氮效率高，運(yùn)行穩(wěn)定。相比于單一的生物膜反應(yīng)器而言，本發(fā)明可處理可生化性差的硝酸鹽氮廢水，并節(jié)省碳源，運(yùn)行成本低；相比于傳統(tǒng)的電極生物膜系統(tǒng)而言，本發(fā)明的微生物量大，總氮容積負(fù)荷高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖。

附圖2是本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備連接關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例

如附圖2所示，一種電解強(qiáng)化反硝化生物膜脫氮工藝的專用裝置，其特征在于：它主要包括碳源箱1、原水池3、電解池5、生物膜反應(yīng)器9、產(chǎn)水池12。

原水池3與電解池5連接，連接管路上裝有進(jìn)水泵4；電解池5的輸出端與生物膜反應(yīng)器9連接，同時(shí)，碳源箱1的輸出端與生物膜反應(yīng)器9連接，連接管路上裝有加藥泵2；生物膜反應(yīng)器9的出水端與產(chǎn)水池12連接，同時(shí)，生物膜反應(yīng)器9的出水端連接回電解池5的進(jìn)水端，連接管路上裝有回流泵11。

進(jìn)一步，所述電解池5中平行設(shè)置了多對(duì)陰極板6和多對(duì)陽極板7，其中，陰極板6采用不銹鋼板或鍍鎳金屬板，陽極板7采用高純石墨板，且陰極板6與電源8的負(fù)極通過導(dǎo)線連接，陽極板7與電源8的正極通過導(dǎo)線連接。

進(jìn)一步，所述生物膜反應(yīng)器9中設(shè)有親水性強(qiáng)、大比表面積的纖維填料10，纖維填料10的直徑為2～10cm。

利用上述裝置進(jìn)行電解強(qiáng)化反硝化生物膜脫氮工藝過程如下：

第一步，垃圾滲濾液納濾處理后的出水主要含有硝酸鹽氮(100～500mg/L)和有機(jī)物(COD在60mg/L以下)是典型的低碳氮(C/N)比廢水。該廢水泵入電解系統(tǒng)后，在常溫條件下，控制電流密度在0.4～1.4A/m²之間，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)主要生成二氧化碳，陰極發(fā)生還原反應(yīng)主要生成氫氣，短時(shí)間內(nèi)二者主要以氣體形式溶解在水中，得到含有氫氣和二氧化碳的混合廢水。

第二步，第一步中溶解有氫氣和二氧化碳的混合廢水迅速進(jìn)入生物膜反應(yīng)系統(tǒng)，在20～35℃、缺氧的條件下，生物膜上附著的反硝化細(xì)菌利用氫氣和碳源作為電子供體，將硝酸鹽氮氧化為氮?dú)庖莩鱿到y(tǒng)，最終出水總氮降低至20mg/L以下。其中，生物膜系統(tǒng)的出水部分回流至電解系統(tǒng)，一方面是為了充分利用水中的氫氣作為電子供體進(jìn)行反硝化，節(jié)省外加碳源量，節(jié)約運(yùn)行成本；另一方面是起到對(duì)廢水稀釋的作用，提高脫氮效率。