[实用新型]一种气水异向流渐变式全程自养脱氮装置

说明书

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，特别是涉及一种气水异向流渐变式全程自养脱氮装置。

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。本实用新型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装置，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

本实用新型的目的在于解决常温低氨氮浓度城市生活污水的处理，提供一种气水异向流渐变式全程自养脱氮装置。为解决上述问题，本系统主要包括主系统、供电系统、供水系统三部分。其中主系统的核心为圆柱形有机玻璃容器，直径 150mm，高1800mm。包括进水口、反冲洗进水口、出水口、主电极、持久性粒子电极以及系统壳体。主系统最底层为承托层，高度为200mm，其上为电生物降解层，由粒子电极和非等间距布置的阴阳电极板组成，高度为1200mm。采用多孔钛板为主电极阳极，不锈钢孔板为主电极阴极，两电极板交叉设置，电生物降解层自下而上依次为阴极板、粒子电极层、阳极板、粒子电极层、阴极板、粒子电极层、阳极板、粒子电极层、阴极板、粒子电极层、阳极板、粒子电极层。三对电极板间的距离从下而上分别为：300mm、300mm、200mm、200mm、100mm，两电极板间均填充高效持久性粒子电极，粒径3-5mm。其中系统最上部阳极板到粒子电极表层的距离是100mm。主电极的安装方式采用法兰固定，阴极和阳极尺寸直径 180mm，内部孔径为3mm。气水在系统中异向流动，气体由下而上，水由上而下。阳极板电解产生氧气，阴极板附近产生氢气，每对电极之间，离阳极板越近，氧气浓度越高，离阴极板越近，氢气浓度越高。随着水的流动，由于微生物的利用和电化学的作用，使得氧气和氢气的浓度在不断的减小，经过电生物降解层的逐级降解，使污染物浓度不断降低。供电系统：主电极阳极、主电极阴极分别通过阳极线、阴极线与电源正负极相连。供水系统：高位水箱中的常温低氨氮污水由进水泵加压到系统，经电生物降解层逐级处理以后，进入到承托层，由出水管流出。系统运行过程：高位水箱12中的常温低氨氮城市污水经进水管11流入进水泵10，污水被压入系统内，流经非等间距布置阴阳极的电生物降解层，经电生物降解层的有效降解后，进入承托层7，处理后的水由出水管15流出。在此过程中，反冲洗阀门9处于关闭状态。反冲洗过程：反冲洗水经过反冲洗进水管8进入系统底部，流经承托层7，进入非等间距布置阴阳极的电生物降解层，反冲洗水经过反冲洗出水管17流出。此时，反冲洗出水管阀门处于开放状态，其他阀门处于关闭状态。