一种由微生物电解池驱动的自养生物脱氮方法与流程

本发明属于污水处理，具体的说，涉及一种由微生物电解池驱动的自养生物脱氮方法。

背景技术：

1、相比较于传统硝化反硝化生物脱氮工艺，厌氧氨氧化工艺具有经济、节能、高效和环境友好的特点，可节约60％的曝气、无需外加碳源且不会产生二次污染物。然而，厌氧氨氧化反应过程需要亚氮作为电子供体，短程硝化和短程反硝化反应积累亚氮需控制反应器中溶解氧浓度或碳源投加量，相关研究表明短程硝化和反硝化不易实现亚氮的稳定积累，因此，亚氮的来源是一个亟待解决的问题。另外，该反应会产生副产物硝酸盐，使在实际运行中总氮(tn)去除效率仅为70％左右，寻找一种简便、经济的原位脱除副产物硝酸盐，提高厌氧氨氧化工艺tn去除效率的方法已经成为目前该领域研究热点。生物电化学系统(bioelectroche mical systems，bes)是将电化学技术与生物技术相结合，利用电极上电活性微生物的电化学特性处理污染物的一种新型环境友好型生物能源技术。目前bes已经在很多方面得到了广泛的应用，包括污水处理、产能以及营养物质的回收等。其作用机理为阳极作为最终电子受体氧化有机物释放质子和电子，质子通过质子交换膜转移至阴极室，电子通过外电路转移至阴极，最终，阴极室的电子受体(如o2、硝酸盐、金属离子等)发生还原反应消耗电子。通过阳极硝化耦合阴极反硝化的工艺路线，结合厌氧氨氧化反应同步脱除氨氮的同时，原位反硝化去除副产物硝氮，提高总氮脱除效率。但

2、微生电解池可以驱动电活性微生物在电极上发生阳极硝化和阴极反硝化过程，但是，目前大多数研究采用的是多级室微生物电解池进行脱除氨氮，需要使用离子交换膜将阴阳极室进行隔离，该方式不仅设备成本较高，不利于发生阴极反硝化去除副产物硝氮；另外，大部分研究通常采用碳棒或碳布进行电子传递过程，不仅不利于微生物的附着，而且电活性微生物与电极之间的电子传递效率较低，无法高效实现阳极硝化过程亚氮的稳定积累，导致总氮脱除效率较低。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种由微生物电解池驱动的自养生物脱氮方法，菌群富集，为厌氧氨氧化反应过程提供充足、稳定的亚氮，且能充分消化厌氧氨氧化反应副产物硝氮，强化厌氧氨氧化反应速率。

2、为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

3、所述的由微生物电解池驱动的自养生物脱氮方法，所述的自氧生物脱氮在微生物电解池内进行。

4、所述的微生物电解池内设有恒电位仪为阳极板和阴极板提供电极电位；阳极板采用碳刷，阴极板采用铂电极板；恒电位仪设有参比电极，可以选用标准氢电极作为参比电极。

5、进一步的，所述的自养生物脱氮方法，包括以下步骤：

6、接种厌氧氨氧化污泥于微生物电解池中，mlss控制在5000mg/l左右，进水氨氮和亚氮浓度分别为100mg/l和132mg/l，ph控制在7.3-7.5，do控制在0.5mg/l以下，同时向进水中投加营养物质；进行挂膜培养；阳极电势通过调节恒电位仪控制在+0.3-0.8v，挂膜培养使得微生物附着于电极上；

7、(2)进水

8、进水ph值7.3-7.5，温度25-35℃；

9、(3)脱氮反应

10、进水氨氮控制在100mg/l，通过调节恒电位仪电极电势控制微生物电解池中生物电化学反应过程，调整电极电势控制在0.3v-1.0v下稳定运行。

11、(4)沉淀出水

12、关闭恒电位仪和搅拌后，静置沉淀10min进行取样测定，排水。

13、进一步的，步骤(1)中投加的营养物质包括磷酸二氢钾、氯化钙、碳酸氢钾、七水硫酸镁和微量元素。

14、进一步的，所述的微量元素包括edta和feso4·7h2o。

15、进一步的，所述的微量元素还包括edta、h3bo3、mncl2·4h2o、cuso4·5h2o、znso4·7h2o、nicl2·6h2o、namoo4·4h2o、cocl2·6h2o和naseo4·10h2o。

16、进一步的，步骤(1)的挂膜培养时间为25-40天。

17、本发明的有益效果

18、本发明阳极使用碳刷电极，阴极使用铂电极，并取消离子交换膜的使用，使阳极产生的硝氮能够传递至阴极，并在阴极反硝化过程被消耗。阳极采用碳刷，比表面积大，微生物更容易附着，结合电极电位的控制，可以产生稳定的亚氮供应，提高反应效率；阴极为铂电极，更容易失电子产生h2作为反硝化的电子供体，加速反硝化反应，除去厌氧氨氧化反应副产物硝氮。

19、本发明通过调整电极电势稳定电化学反应过程，探究阳极短程硝化的最佳电极电势，实现完全自养脱氮过程，为后续的研究提供技术支撑；

20、外加电极电势，产生的电场会强化微生物的活性，进而提高其脱氮效率。

技术特征：

1.一种由微生物电解池驱动的自养生物脱氮方法，其特征在于，所述的自氧生物脱氮在微生物电解池内进行；

2.根据权利要求1所述的自养生物脱氮方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的自养生物脱氮方法，其特征在于，步骤（1）中投加的营养物质包括磷酸二氢钾、氯化钙、碳酸氢钾、七水硫酸镁和微量元素。

4.根据权利要求3所述的自养生物脱氮方法，其特征在于，所述的微量元素包括edta和feso4·7h2o。

5.根据权利要求4所述的自养生物脱氮方法，其特征在于，所述的微量元素还包括edta、h3bo3、mncl2·4h2o、cuso4·5h2o、znso4·7h2o、nicl2·6h2o、namoo4·4h2o、cocl2·6h2o和naseo4·10h2o。

6.根据权利要求3所述的自养生物脱氮方法，其特征在于，步骤（1）的挂膜培养时间为25-40天。

7.根据权利要求3所述的自养生物脱氮方法，其特征在于，步骤（1）中，控制进水氨氮和亚氮浓度分别为90-110 mg/l和120-140mg/l。

8.根据权利要求3所述的自养生物脱氮方法，其特征在于，步骤（2）的进水溶解氧小于0.5mg/l。

9.根据权利要求3所述的自养生物脱氮方法，其特征在于，步骤（2）的进水氨氮浓度80-120 mg/l。

技术总结
本发明涉及一种由微生物电解池驱动的自养生物脱氮方法，属于污水处理技术领域，所述自养生物脱氮在微生物电解池内进行，微生物电解池的阳极采用碳刷、阴极采用铂电极，采用恒电位仪为电极提供电极电势；所述的自养生物脱氮方法包括污泥挂膜、进水和脱氮反应三个主要过程，本发明通过控制脱氮过程电极电势结合碳刷电极和铂电极的使用，能为厌氧氨氧化反应过程提供稳定的亚氮,去除厌氧氨氧化反应副产物硝氮，强化厌氧氨氧化反应速率。

技术研发人员：胡智,张朕,郑栋,盛振高,瞿健,殷文杰,张艳,李玲玲
受保护的技术使用者：昆明科净源环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11