电解‑同步硝化反硝化脱氮改良工艺的装置的制作方法

本实用新型属于废水处理技术领域，具体讲就是涉及一种电解-同步硝化反硝化脱氮改良工艺的装置，采用电化学与生物法相结合的技术处理难降解含氮废水，特别适用于电镀废水浓缩液的高效脱氮处理。

背景技术：

电镀废水包括镀前处理、镀覆过程、镀后处理、地坪流水及设备冷却用水等整个电镀生产过程中排出的废水。我国每年排出的电镀废水量较大，成分复杂，危害性极大，迫切需要处理。目前，国内普遍采用“氧化破氰+化学沉淀+UF+RO”的组合工艺处理电镀废水，该工艺最终出水可满足回用水要求，但产生的反渗透浓缩液中除了含有重金属离子外，还常含有氨氮、有机氮、磷、难降解有机物等，处理难度大，尤其是现在国家环保标准新增加了电镀废水总氮达标排放的要求，使得电镀废水浓缩液的总氮达标排放问题成为当前的行业难题之一。

目前，国内一般采用传统的硝化反硝化生物脱氮，即在好氧及碱度充足条件下通过硝化菌的作用将氨氮转化为硝酸盐氮或亚硝酸盐氮，在缺氧及充足的碳源条件下，反硝化菌将硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮从水中去除。虽然传统硝化反硝化工艺技术成熟，应用范围广，但脱氮效率不高，为了提高脱氮效率，后来又出现了新型的生物脱氮工艺，如短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、同步硝化反硝化等工艺，但不管是传统脱氮工艺还是新型脱氮工艺，负责脱氮的微生物主要是硝化菌和反硝化菌，由于这两种菌体生长环境的差异，使得硝化和反硝化这两个过程不能同时发生，一般是将硝化过程和反硝化过程分离开来，使得工艺冗长、占地面积大，一般还需要进行污泥回流和硝化液回流，且如果硝化阶段碱度不够，还需要外加碱，使得投资成本和运行费用高。

新型的同步硝化反硝化脱氮工艺是指硝化反应和反硝化反应在同一反应器内同步进行的新型工艺，不仅克服了传统工艺硝化和反硝化过程在两个不同的反应器内进行的不足，而且在降低能耗方面具有突出的优势，如可以减少反硝化设备，节省基建费用，而且反硝化过程产生的碱可部分中和硝化过程产生的酸，减少碱液的消耗，能有效地保持反应器中pH稳定等。因此，同步硝化反硝化脱氮工艺已成为废水处理领域的研究热点。目前，一般是通过生物膜、颗粒污泥的形式实现同步硝化反硝化，其中以生物膜的形式最为常见，但是一般的生物膜反应器存在挂膜效果差、对难降解的含氮废水(如氨氮和有机氮同时存在的电镀废水浓缩液)的脱氮效率低的问题。因此，亟待需要开发高效的生物膜反应器以实现同步硝化反硝化脱氮。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述现有同步硝化反硝化的生物膜反应器挂膜效果差、对难降解的含氮废水的脱氮效率低的问题，提供一种电解-同步硝化反硝化脱氮改良工艺的装置，通过设置改良的电解装置，首先电解电镀废水浓缩液产生氢气和氧气，并将废水中原有的难降解有机物转化为可利用碳源，为生物膜反应器实现同步硝化反硝化创造有利条件，大幅度提高脱氮效率，使最终出水总氮降低至20mg/L以下。

技术方案

为了实现上述技术目的，本实用新型设计一种电解-同步硝化反硝化脱氮改良工艺的装置，其特征在于：它包括原水池、电解池、生物膜反应器、产水池。

原水池与电解池连接，连接管路上装有进水泵；电解池的输出端与生物膜反应器连接，且生物膜反应器的输出端连接电解池的进水端，连接管路上装有回流泵；生物膜反应器的输出端连接产生池。

进一步，所述电解池中间设有隔板，隔板的底部设有小孔，便于废水顺利通过；隔板的主要作用是将电解池的阳极室与阴极室隔开，其中，阳极室中主要设有多组石墨板组成的阳极组，阴极室中主要设有多组多孔不锈钢板组成的阴极组；阳极室与阴极室之间通过导线连接有低压直流电源。另外，阴极室设有制氮器，为阴极室中补充一定量的氮气，维持阴极室中的缺氧或厌氧环境。

进一步，所述生物膜反应器中设有大比表面积的纤维填料与微孔曝气器，其中，纤维填料的直径为20～100mm，微孔曝气器与鼓风机连接。

有益效果

本实用新型通过在生物膜反应器的前面设置改良型的电解装置，通过阳极反应可将电镀废水浓缩液中的有机氮氧化为氨氮、亚硝酸盐氮或硝酸盐氮，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮，并将废水中原有的难降解有机物氧化为可利用的碳源，然后通过阴极的还原反应产生氢气，为后续的脱氮过程提供电子供体，为后续生物膜反应器实现同步硝化反硝化创造有利条件，大幅度提高脱氮效率，使最终出水总氮降低至20mg/L以下，并节约了外加碳源，运行成本低。

附图说明

附图1是本实用新型实施例的工艺流程图。

附图2是本实用新型实施例的设备连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步说明。

实施例

如附图2所示，用于上述电解-同步硝化反硝化脱氮改良工艺的专用装置，它包括原水池1、电解池3、生物膜反应器9、产水池14。

原水池1与电解池3连接，连接管路上装有进水泵2；电解池3的输出端与生物膜反应器9连接，且生物膜反应器9的输出端连接电解池3的进水端，连接管路上装有回流泵13；生物膜反应器9的输出端连接产生池14。

所述电解池3中间设有隔板4，隔板4的底部设有小孔，便于废水顺利通过；隔板4的主要作用是将电解池3的阳极室5与阴极室6隔开，其中，阳极室5中主要设有多组石墨板组成的阳极组，阴极室6中主要设有多组多孔不锈钢板组成的阴极组；阳极室5与阴极室6之间通过导线连接有低压直流电源7。另外，阴极室6设有制氮器8，为阴极室6中补充一定量的氮气，维持阴极室(6)中的缺氧或厌氧环境。

所述生物膜反应器9中设有大比表面积的纤维填料10与微孔曝气器12，其中，纤维填料的直径为20～100mm，微孔曝气器12与鼓风机11连接。

利用上述专用装置进行电解-同步硝化反硝化脱氮改良工艺过程如下：

第一步，含有总氮(主要是氨氮和有机氮，二者所占比例为0.5:2)在100～300mg/L之间、难降解有机物COD在100～500mg/L之间的电镀废水(深度处理后的浓缩液)进入电解池的阳极室，经阳极电解反应(氧化反应)产生氧气，该部分的氧气与回流液中的氧共同作为氧化剂，将废水中的有机氮氧化为氨氮、亚硝酸盐氮或硝酸盐氮，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮，并将废水中原有的难降解有机物氧化为可利用的碳源。

第二步，第一步的阳极出水进入电解池的阴极室，进行还原反应产生氢气，在氮气的保护作用下，阴极室形成缺氧或厌氧环境，使得阴极上附着的少量反硝化微生物利用产生的氢气(电子供体)将废水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮进行还原，但由于阴极上的反硝化微生物量较少，因此，电解过程产生的氢气有剩余，短时间内剩余氢气基本以溶解态的形式进入生物膜反应器。

第三步，上述的阴极出水进入生物膜反应器，设置反应系统内的温度为20～35℃，通过鼓风机进行限氧曝气，控制系统中的溶解氧浓度在0.5～1.5mg/L之间，使得系统中的生物膜从表面到内部依次形成好氧、缺氧和厌氧环境，分别为硝化细菌、反硝化细菌提供适宜的生长环境，其中，好氧区的硝化细菌可将废水中剩余的氨氮转化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮，缺氧或厌氧区的反硝化细菌利用水中的氢气与有效的碳源将亚硝酸盐氮或硝酸盐氮转化为氮气逸出系统，从而实现同步硝化反硝化脱氮。