CN108706721A - 电生物膜脱氮装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了污水脱氮技术领域内的一种电生物膜脱氮装置及其使用方法，包括直立设置且底部封闭的圆筒形壳体，所述壳体中心设有中心管，中心管与外壳体之间同心设置有若干隔离筒，分别为第一隔离筒、第二隔离筒……第N隔离筒，N为奇数；从中心筒向外，各隔离筒的上口高度逐级降低，中心筒底部及第偶数隔离筒底部设有液流通道，壳体经出水阀与水泵的进口相连，水泵的出口连接到所述中心筒；各隔离筒的内外壁上分别固定有若干与电源相连的电极。经生化挂膜培养后，可提高反硝化细菌的脱氮效果。该装置适合工业应用，可用于各种含氮污水的净化。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保设备及使用方法，特别涉及一种污水脱氮处理设备及方法。
背景技术
现有技术中，由于农药和化肥的大量使用，产生大量的污水，污水中的氨氮被氧化后以硝态氮的形式稳定存在，为了去除硝酸盐氮，需要通过反硝化细菌进行脱氮，然而微生物反硝化过程过量的COD会引起二次污染。目前，有一种电生物脱氮方法，其采用通过电化学给水体中提供电子，可协同反硝化细菌实现水体中的硝酸盐氮原位还原，提高反硝化细菌的脱氮效果，目前该方法仅仅处于理论研究阶段，未见工业应用的报道。
发明内容
本发明的目的是提供适合工业应用的一种电生物膜脱氮装置，使其可以高效处理含氮污水。
本发明的目的是这样实现的：一种电生物膜脱氮装置，包括直立设置且底部封闭的圆筒形壳体，所述壳体中心设有中心管，中心管与外壳体之间同心设置有若干隔离筒，分别为第一隔离筒、第二隔离筒……第N隔离筒，N为奇数；从中心筒向外，各隔离筒的上口高度逐级降低，中心筒底部及第偶数隔离筒底部设有液流通道，壳体经出水阀与水泵的进口相连，水泵的出口连接到所述中心筒；所述各隔离筒的内外壁上分别固定有若干与电源相连的电极。
该装置工作时，可先进行挂膜培养及加电驯化反硝化细菌，反硝化细菌为现有技术，挂膜培养后，置换成需要处理的含氮污水，启动水泵，污水从中心筒进入，然后经过液流通道进入中心筒与第一隔离筒之间，满水后溢流至第一个隔离筒和第二隔离筒之间，再经液流通道进入第二隔离筒和第三隔离筒之间，如此，可从内向外逐级流动，最终到达第N隔离筒和壳体之间，完成一个循环，在此过程中，反硝化细菌自身附着在隔离筒的壁面上生长，并逐渐形成生物膜，水流进过时，反硝化细菌不断降解水体中的氨氮，同时，通过电极加电，给水体中提供电子，可协同反硝化细菌实现水体中的硝酸盐氮原位还原，提高反硝化细菌的脱氮效果。该装置适合工业应用，可用于各种含氮污水的净化。
作为本发明的进一步改进，中心筒内设有支撑座，支撑座上设有细菌附着床，细菌附着床上方设有锥形的导流罩，水泵的出口经水管连接到导流罩上方。细菌附着床可供反硝化细菌附着生长，在初次启动时，可将反硝化细菌的菌种投放如中心筒，可在中心筒内将细菌培养后再进行污水循环，可使得降解效果更好。
进一步地，所述中心筒外壁及壳体内壁上也设有电极。
优选地，从中心筒向外各电极的加电电压逐级降低，每一级压降为1~5V，壳体接地。经大量实验证明，过低的电压脱氮效果差，过高的电压容易杀灭反硝化细菌，每一级压降为1~5V时，可获得更好的脱氮效果。
为保证能提供均匀的电场，中心筒、隔离筒及壳体上的电极在各自的圆周方向上均匀分布有至少3个，各隔离筒自身内外壁上的电极直接相连。
为能保证脱氮细菌生活和繁殖的温度，所述壳体底部安装有电加热器，所述电加热器位于液流通道的外侧。电加热器位于液流通道的外侧时，可以助力流体升腾运动，加热后的液体体积膨胀、密度降低，可帮助流体上行运动，降低运动阻力。
为进一步帮助反硝化细菌生长，在所述隔离筒的内外壁面上设有若干微孔，所述微孔直径为0.5~2.5mm，微孔的深度不小于微孔直径。生物膜形成时，微孔可起锚固作用，避免水流冲刷脱落。
进一步地，所述隔离筒由聚苯乙烯发泡材料制成，发泡后的聚苯乙烯材料的密度为0.095~0.105g/cm3。隔离筒可由聚苯乙烯发泡制成，其制造方便，利于反硝化细菌附着并生长，该密度的聚苯乙烯具有足够的强度且重量较轻，成本低廉。
为方便清洗，所述壳体底部设有排污阀组。
为方便补充污水，所述水泵的进口经补液阀连接到沉淀池。
在进行挂膜培养和污水处理时，按如下方法步骤进行：
1）在细菌附着床上接种反硝化细菌菌种；
2）加入高浓度培养液，培养液配方为：硝酸钠0.6~0.7 g /L；乙醇5-8mL/L；磷酸氢二钾0.3~0.5g/L，培养液中初始硝酸盐氮的质量浓度为120±5g/L，碳氮比为5，pH调节至7±0.2，温度控制在28~32℃；
3）启动水泵，并各级电压升压速度按0.1V/h，循环48小时更换一次培养液；
4）培养驯化8~10天后，待隔离筒内外壁上形成生化膜；
5）置换入污水，污水从中心筒进入，然后经过液流通道进入中心筒与第一隔离筒之间，满水后溢流至第一个隔离筒和第二隔离筒之间，再经液流通道进入第二隔离筒和第三隔离筒之间，如此，可从内向外逐级流动，最终到达第N隔离筒和壳体之间，完成一个循环，保持各级电压降1~5V，温度28~32℃，不断循环直到污水中的氮含量符合排放标准后进行排放。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1的A-A向视图。
图3为图2对应的电极连接原理图。
图4为图2中B的局部放大图。
其中，1导流罩，2细菌附着床，3中心筒，4第一隔离筒，5第二隔离筒，6第三隔离筒，7壳体，8水泵，9补液阀，10出水阀，11排污阀组，12液流通道，13电加热器，14电极，15微孔，16排放阀。
具体实施方式
实施例1
如图1-4所示，为一种电生物膜脱氮装置，包括直立设置且底部封闭的圆筒形壳体7，所述壳体7中心设有中心筒3，中心筒3与外壳体7之间同心设置有若干隔离筒，分别为第一隔离筒4、第二隔离筒5、第三隔离筒6；从中心筒3向外，各隔离筒的上口高度逐级降低，中心筒3底部及第偶数隔离筒底部设有液流通道12，壳体7经出水阀10与水泵8的进口相连，水泵8的出口连接到所述中心筒3；所述各隔离筒的内外壁上、中心筒3外壁及壳体7内壁上分别固定有若干与电源相连的电极14，从中心筒3向外各电极14的加电电压逐级降低，每一级压降为5V，壳体7接地；中心筒3内设有支撑座，支撑座上设有细菌附着床2，细菌附着床2上方设有锥形的导流罩1，水泵8的出口经水管连接到导流罩1上方。
中心筒3、隔离筒及壳体7上的电极14在各自的圆周方向上均匀分布有6个电极14，可以是3个以上的任意多个，各隔离筒自身内外壁上的电极14直接相连。
壳体7底部安装有电加热器13，电加热器13位于液流通道12的外侧。
隔离筒的内外壁面上设有若干微孔15，微孔15直径为0.5~2.5mm，微孔15的深度不小于微孔15直径。隔离筒由聚苯乙烯发泡材料制成，发泡后的聚苯乙烯材料密度为0.095~0.105g/cm3。
壳体7底部设有排污阀组11；所述水泵8的进口经补液阀9连接到沉淀池。壳体7上还连接有排放阀16。
工作时，先进行挂膜培养，在细菌附着床2上接种反硝化细菌菌种，反硝化细菌菌种在现有技术中有大量报道，通过市售可得；挂膜培养采用高浓度培养液以加快微生物膜形成，加入高浓度培养液，培养液配方为：硝酸钠0.6g /L；乙醇5mL/L；磷酸氢二钾0.5g/L，培养液中初始硝酸盐氮的质量浓度为120±5g/L，碳氮比为5，pH调节至7±0.2，温度控制在28~32℃；启动水泵8，各级电压升压速度按0.1V/h，循环48小时更换一次培养液。每天对培养液取样，测定硝酸盐氮浓度。电驯化稳定后，取样测定亚硝酸盐氮、氨氮等浓度。培养驯化8~10天后，可在隔离筒内外壁上形成生化膜，随后，置换入污水，污水从中心筒3进入，然后经过液流通道12进入中心筒3与第一隔离筒4之间，满水后溢流至第一个隔离筒和第二隔离筒5之间，再经液流通道12进入第二隔离筒5和第三隔离筒6之间，如此，可从内向外逐级流动，最终到达第N隔离筒和壳体7之间，完成一个循环，在此过程中，反硝化细菌自身附着在隔离筒的壁面上生长，并逐渐形成生物膜，水流进过时，反硝化细菌不断降解水体中的氨氮，同时，通过电极14加电，给水体中提供电子，可协同反硝化细菌实现水体中的硝酸盐氮原位还原，提高反硝化细菌的脱氮效果。该装置的脱氮速率达16.25 mg NO3 —N/L*h，加电时的脱氮效率为不加电时的178％ 。
实施例2
与实施例1的不同之处在于挂膜培养时的培养液配方为：硝酸钠0.7 g /L；乙醇8mL/L；磷酸氢二钾0.3g/L。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。例如，隔离筒可以为N个，N为奇数。
Claims (10)
1.一种电生物膜脱氮装置，包括直立设置且底部封闭的圆筒形壳体，其特征在于：所述壳体中心设有中心管，中心管与外壳体之间同心设置有若干隔离筒，分别为第一隔离筒、第二隔离筒……第N隔离筒，N为奇数；从中心筒向外，各隔离筒的上口高度逐级降低，中心筒底部及第偶数隔离筒底部设有液流通道，壳体经出水阀与水泵的进口相连，水泵的出口连接到所述中心筒；所述各隔离筒的内外壁上分别固定有若干与电源相连的电极。
2.根据权利要求1所述的电生物膜脱氮装置，其特征在于：所述中心筒内设有支撑座，支撑座上设有细菌附着床，细菌附着床上方设有锥形的导流罩，水泵的出口经水管连接到导流罩上方。
3.根据权利要求1或2所述的电生物膜脱氮装置，其特征在于：所述中心筒外壁及壳体内壁上也设有电极。
4.根据权利要求3所述的电生物膜脱氮装置，其特征在于：从中心筒向外各电极的加电电压逐级降低，每一级压降为1~5V，壳体接地。
5.根据权利要求3所述的电生物膜脱氮装置，其特征在于：中心筒、隔离筒及壳体上的电极在各自的圆周方向上均匀分布有至少3个，各隔离筒自身内外壁上的电极直接相连。
6.根据权利要求1、2、4、5任一项所述的电生物膜脱氮装置，其特征在于：所述壳体底部安装有电加热器，所述电加热器位于液流通道的外侧。
7.根据权利要求1、2、4、5任一项所述的电生物膜脱氮装置，其特征在于：所述隔离筒的内外壁面上设有若干微孔，所述微孔直径为0.5~2.5mm，微孔的深度不小于微孔直径。
8.根据根据权利要求7所述的电生物膜脱氮装置，其特征在于：所述隔离筒由聚苯乙烯发泡材料制成，发泡后的聚苯乙烯材料密度为0.095~0.105g/cm3。
9.根据权利要求1、2、4、5任一项所述的电生物膜脱氮装置，其特征在于：所述壳体底部设有排污阀组，所述水泵的进口经补液阀连接到沉淀池。
10.一种电生物膜脱氮装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
1）在细菌附着床上接种反硝化细菌菌种；
2）加入高浓度培养液，培养液配方为：硝酸钠0.6~0.7 g /L；乙醇5-8mL/L；磷酸氢二钾0.3~0.5g/L，培养液中初始硝酸盐氮的质量浓度为120±5g/L，碳氮比为5，pH调节至7±0.2，温度控制在28~32℃；
3）启动水泵，并各级电压升压速度按0.1V/h，循环48小时更换一次培养液；
4）培养驯化8~10天后，待隔离筒内外壁上形成生化膜；
5）置换入污水，污水从中心筒进入，然后经过液流通道进入中心筒与第一隔离筒之间，满水后溢流至第一个隔离筒和第二隔离筒之间，再经液流通道进入第二隔离筒和第三隔离筒之间，如此，可从内向外逐级流动，最终到达第N隔离筒和壳体之间，完成一个循环，保持各级电压降1~5V，温度28~32℃，不断循环直到污水中的氮含量符合排放标准后进行排放。
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