[发明专利]一种渐变式全程自养脱氮系统及其处理方法

说明书

本发明公开了一种渐变式全程自养脱氮系统及其处理方法。渐变式全程自养脱氮系统的最底层为承托层，其上为电生物降解层，在电生物降解层中沿程自下而上非等间距交替布置主电极阳极板和主电极阴极板，电极板间填充高效催化的三维粒子电极。根据阳极产氧气阴极产氢气原理，设置阴阳两极板距离呈递减式，实现了电生物降解强度的渐变和溶解氧浓度的渐变，使系统内形成好氧‑厌氧不同区域。本发明的处理方法，包括如下步骤：（1）高位水箱中常温低氨氮城市污水进入系统；（2）流经非等间距布置阴阳极的电生物降解层；（3）出水。本发明在渐变式全程自养脱氮系统中实现了亚硝化‑厌氧氨氧化‑反硝化的共生菌种体系，出水水质稳定。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别是涉及一种渐变式全程自养脱氮系统及其处理方法。

背景技术

水体富营养化的日益严重使污水中氮的去除越来越受到重视，传统的硝化反硝化生物脱氮工艺中反硝化过程需要消耗大量的碳源，而实际的城市生活污水中有机碳的含量往往比较低，不足以维持反硝化过程的进行，导致出水中氮的含量偏高，不能满足日益严格的出水要求。全程自养脱氮工艺是在厌氧氨氧化反应的基础上发展起来的，该工艺将亚硝化反应和厌氧氨氧化反应结合在同一个系统中，但还存在一些限制其发展的问题，主要包括启动时间长、去除负荷低（最大总氮去除率仅为89%，无法实现完全脱氮）、溶解氧难精确控制、难以长期稳定运行等。目前相关的研究主要集中于高氨高温（25℃以上）或高氨氮(400mg•L-1)废水，如污泥消化液和渗滤液，而对常温低氨氮浓度的城市生活污水的处理是目前水处理技术的一大难题。

电生物耦合法是在同一个系统内将电化学反应与微生物反应耦合起来，彼此发挥各自的长处，实现互补和增强处理效果，从而达到提高污水处理效率，降低设备投资等目的。电场对微生物的废水处理性能具有强化作用，许多研究结果表明，直接或是间接利用外加电场能够刺激生物体的生化反应能力，从而提高生物体活性。当外加电场存在时，电子可从工作电极传递给附着其上的生物体，并在一定程度上参与生物体内能量代谢的电子传递过程，从而刺激或改变生物体的新陈代谢。

全程自养脱氮主要通过生物膜或颗粒污泥作为脱氮模型和载体加以实现，其具体是利用两类功能细菌（氨氧化菌和厌氧氨氧化菌)的协同作用将氨氮以短程硝化途径转化为N₂的生物反应过程。渐变式全程自养脱氮系统的构建是根据电解阳极产氧气阴极产氢气、沿程自下而上交替布置阳极阴极，其内填充高效催化的粒子电极。通过配置系统内好氧-厌氧区域，扩大功能菌有利生境范围，同步实现亚硝化-厌氧氨氧化-反硝化的共生菌种体系。本发明要解决的技术问题是针对常温低氨氮浓度城市生活污水的处理，提供一种渐变式全程自养脱氮系统及其处理方法，以解决全程自养脱氮工艺存在去除负荷低、溶解氧难精确控制的问题。

发明内容