本實(shí)用新型屬于水處理行業(yè)中的環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合式電極生物膜脫氮反應(yīng)器，可處理低碳氮比含氮廢水，提高處理效率。

背景技術(shù)：

電極生物膜技術(shù)是在以氫氣為電子供體的自養(yǎng)反硝化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種生物與電化學(xué)相結(jié)合的水處理技術(shù)，在少量或不投加有機(jī)碳源的條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)對氮和部分有機(jī)物的去除。該工藝主要有陰極和陽極兩個電極組成的二維電極，通過在陰極表面馴化掛膜，微生物最終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，這些氫氣及電子在透過陰極表面時被生物活性物質(zhì)捕獲，在生物酶的作用下作為電子供體參與到硝酸鹽的還原反應(yīng)中去，從而實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮。還有部分反硝化菌利用廢水中的有機(jī)物作為電子供體，共同將硝酸鹽氮還原為氮?dú)狻?/p>

該工藝產(chǎn)物無污染、去除效率高、操作方便靈活，將復(fù)雜的生物、電化學(xué)反應(yīng)過程僅用簡單的電流調(diào)節(jié)控制即可來實(shí)現(xiàn)。但是，該工藝僅通過陰極上的反硝化生物膜進(jìn)行脫氮，其微生物量少，脫氮效率低，目前只停留在對低濃度(50mg/L以下)的硝酸鹽氮廢水的處理，如對地下水的處理，而對實(shí)際的高濃度、難降解的硝酸鹽氮廢水的脫氮處理較為少見，如對垃圾滲濾液的處理，目前尚無成功的案例。為了提高陰極表面的微生物量，有人在二維電極的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，即在二維電極之間填充顆粒活性炭，充當(dāng)?shù)谌姌O，提高了陰極的表面積，從而提高微生物的附著量。這種三維電極生物膜技術(shù)雖然提高了微生物量，在一定程度上也提高了脫氮效率，但增加的第三電極活性炭在反應(yīng)器中宜沉積板結(jié)，阻礙了反應(yīng)器中氣、液的流動，從而影響反應(yīng)效率。因此，不管是二維電極生物膜技術(shù)還是三維電極生物膜技術(shù)，都存在一些問題，如何有效提高電極生物膜反應(yīng)器中的微生物量及脫氮效率，是電極生物膜技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對上述技術(shù)難題，提供一種復(fù)合式電極生物膜脫氮反應(yīng)器，將含氮廢水泵入反應(yīng)器中，在電解的作用下產(chǎn)生氫氣，然后在反硝化生物膜的作用下，利用氫氣作為電子供體將廢水中的硝酸鹽氮進(jìn)行反硝化，最終產(chǎn)生氮?dú)庖莩鱿到y(tǒng)，達(dá)到深度脫氮的目的。整個反應(yīng)器增加微生物量，提高對實(shí)際的高濃度硝酸鹽氮廢水的脫氮效率。

技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型設(shè)計了一種復(fù)合式電極生物膜脫氮反應(yīng)器，其特征在于：它包括水箱、進(jìn)水泵、脫氮反應(yīng)器、產(chǎn)水箱；

水箱與脫氮反應(yīng)器連接，連接管路上裝有進(jìn)水泵，脫氮反應(yīng)器的出水端與產(chǎn)水箱連接，同時，脫氮反應(yīng)器的出水管路與進(jìn)水管路之間連接有回流泵。

進(jìn)一步，所說脫氮反應(yīng)器由陰極、陽極、直流電源及生物填料組成，其中，生物填料置于陰極與陽極之間。

進(jìn)一步，所述陰極沿反應(yīng)器內(nèi)壁布置，陰極與陽極至少設(shè)有兩對，交替置于反應(yīng)器中，陰極與陽極之間的電極間距均為5～20cm。

進(jìn)一步，所述陰極材質(zhì)為網(wǎng)狀、多孔狀金屬或活性炭纖維，陽極材質(zhì)為石墨。

進(jìn)一步，所述生物填料為親水性彈性填料，直徑不大于電極間距。

有益效果

本實(shí)用新型設(shè)計的一種復(fù)合式電極生物膜脫氮反應(yīng)器，利用電解過程產(chǎn)生的氫氣作為電子供體，減少或無需外加有機(jī)碳源，就可對低碳氮比的難降解含氮廢水進(jìn)行脫氮處理，其脫氮效率高，不僅極大的降低了成本，而且解決了低碳氮比的含氮廢水脫氮的行業(yè)性難題，具有廣闊的市場前景。

附圖說明

附圖1是本實(shí)用新型的工藝及專用裝置連接關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型做詳細(xì)說明。

實(shí)施例

如附圖1所示，復(fù)合式電極生物膜脫氮反應(yīng)器，它主要包括水箱1、進(jìn)水泵2、脫氮反應(yīng)器3、產(chǎn)水箱4；

水箱1與脫氮反應(yīng)器3連接，連接管路上裝有進(jìn)水泵2；脫氮反應(yīng)器3的出水端與產(chǎn)水箱4連接，同時，脫氮反應(yīng)器3的出水管路與進(jìn)水管路之間連接有回流泵5。

所述脫氮反應(yīng)器3由陰極6、陽極7、直流電源8及生物填料9組成，其中，生物填料9置于陰極6與陽極7之間。

所述陰極6沿反應(yīng)器內(nèi)壁布置，陰極6與陽極7至少設(shè)有兩對，交替置于反應(yīng)器中，陰極6與陽極7之間的電極間距均為5～20cm。

所述陰極6材質(zhì)為網(wǎng)狀、多孔狀金屬或活性炭纖維，陽極材質(zhì)為石墨。

所述生物填料9為親水性彈性填料，直徑不大于電極間距。

利用上述裝置處理有機(jī)廢水的過程如下：

首先，低碳氮比(0.5～2)、總氮濃度在50～200mg/L之間的硝酸鹽氮廢水與系統(tǒng)出水回流液混合后從底部進(jìn)入反應(yīng)器。其中，該回流液對進(jìn)水有稀釋作用，提高脫氮效率，而且能通過調(diào)節(jié)回流量的大小，可使系統(tǒng)維持穩(wěn)定的缺氧環(huán)境。在外加電流的作用下進(jìn)行水電解，水電解過程中，控制電流密度在0.4～1.4A/m²之間，陰極上主要產(chǎn)生氫氣，除此之外，還發(fā)生氧氣的還原反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧根；陽極上主要產(chǎn)生氧氣，除此之外，陽極石墨碳棒上的碳將也進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成二氧化碳，二氧化碳溶于水中，部分轉(zhuǎn)化為碳酸、碳酸氫根等，這些產(chǎn)物與氫氣均可被生物膜中的微生物高效利用。同時，碳酸、碳酸氫根等向生物膜內(nèi)擴(kuò)散，對反硝化系統(tǒng)中的pH起到一定的緩沖作用。

然后，上述產(chǎn)生的氫氣與廢水中的硝酸鹽氮在反硝化微生物的作用下，進(jìn)行反硝化脫氮反應(yīng)，產(chǎn)生氮?dú)庖莩鱿到y(tǒng)。值得注意的是，反硝化微生物不僅僅是由陰極表面固著的生物膜產(chǎn)生，而更大部分的來源于生物填料上固著的生物膜，整個系統(tǒng)的污泥濃度較高，可達(dá)到3～10g/L。