CN108946917B - 一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置及方法，所述装置包括进水池、上行流池、下行流池、阳极棒列、阴极棒列、反冲洗布水管、出水池、电极反冲洗组件、直流电源、PLC控制器；反应装置中流向分别为上行流与下行流，阴、阳极电极分别放置在阴极填料区与阳极填料区，阳极填料区与阴极填料区的体积比为1：3，提高了反硝化停留时间以及处理效率，利用PLC电路调控直流电源电压，维持相对稳定的电流强度，并调控反冲洗过程的进行，整体装置操作简单，可行性高，能较大幅度提高硫自养反硝化深度脱氮的效能。

Description

一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置及方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置及方法。

背景技术

目前我国城市污水等处理后直接作为地表水补充水源时仍含有一定量的污染物如氮、磷等，含量难以达到地表水水质标准，直接排放到自然水体中时，易造成水体的富营养化等危害，且污水处理厂二级生化出水中有机物含量低，难以达到反硝化过程中对于C/N比的要求，在额外添加有机碳源的处理过程中又会造成处理成本上升以及有机物残留的问题，因此，二级生化出水的的深度脱氮处理已经成为污水处理厂提标改造过程中面临的难题之一。

硫自养反硝化(Sulfur based autotrophic denitrification,SAD)是近些年来用于处理低碳氮比废水领域研究较多的一种生物脱氮工艺，在硫自养反硝化过程中，以硫单质或含硫化合物做电子供体还原氮的氧化物，工艺操作过程较为简单，是常规异养反硝化工艺的一种替代方式，其中应用最多的电子供体材料为硫单质,其价格较为低廉，材料较易获取，是目前研究应用较为广泛的技术之一，能够应用于废水的深度脱氮。

微生物电解池(Microbial Electrolysis Cell,MEC)是指利用微生物作为反应主体，在阴、阳极间施加电势产生氢气的一种装置，在此过程中，阳极上主要发生有机物的氧化作用，阴极上主要产生氢气，在两极之间外接一直流电源，形成回路。其中，阴极上的氢自养微生物利用阴极上产生的氢气进行氢自养反硝化过程可以实现对污水中硝态氮、亚硝态氮的去除，阳极可以发生有机物的降解作用，也是污水处理领域的前沿热点之一。然而，单独的微生物电解池构造成本与运行成本较高，难以大规模实际运用。

目前，关于微生物电解池在污水深度处理过程中的应用已有相关报道，如：中国专利号：201510744283.5，公开日：2017年10月10日，公开了一种复合垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的方法和装置，该发明涉及了一种微生物电解池在人工湿地强化脱氮过程中的应用，利用电化学活性菌等的作用，提高了人工湿地处理含氮废水时的效率，表明微生物电解池对于人工湿地脱氮有较好的强化作用，但是在人工湿地的处理过程中一般会产生堵塞等现象，造成其处理效率下降的问题，而此类专利中一般未添加反冲洗装置，且人工湿地中微生物含量一般较低，需要较长的停留时间。在废水深度脱氮的研究中，将硫自养反硝化与微生物电解池相结合的研究较少报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有城市污水处理后出水难以达到地表水水质标准，仍含有一定量的总氮等易对环境造成污染的物质，且目前已有的总氮深度脱除工艺仍有较大的限制性等问题，提供了一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置，基于微生物电解池产氢以及对电子传递的强化作用，对污水中的总氮去除有较好的促进作用，且微生物电解池耗能少，实用性强。

本发明的技术方案为：一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置，包括进水池、上行流池、下行流池、阳极棒列、阴极棒列、反冲洗布水管、出水池、电极反冲洗组件、直流电源、PLC控制器，所述上行流池内部从下至上依次设有承托层一和阳极填料层，所述阳极棒列包埋于所述阳极填料层内，所述进水池通过污水布水管连接至上行流池的底部，污水布水管上设有水泵一，所述下行流池与上行流池之间设有隔板，下行流池内部从下至上依次设有承托层二、阴极填料层和碱度供给层，所述阴极棒列包埋于所述阴极填料层内，所述出水池通过出水集水管一连接至下行流池的底部，所述出水集水管一上设有水泵二，所述反冲洗布水管贯穿所述隔板，布设在承托层一与承托层二的下方，并连接至出水池，反冲洗布水管与出水池之间设有水泵三，所述电极反冲洗组件包括除杂过滤器、雾化增压器、输气管、反冲洗布气管，所述除杂过滤器通过抽水管与出水池相连，所述抽水管上设有水泵四，所述雾化增压器的进口端与除杂过滤器的出水口相连，所述输气管的一端与雾化增压器的出口端相连，另一端依次横向贯穿下行流池、隔板，并位于阳极棒列、阴极棒列下方，所述反冲洗布气管共两列，分别包埋于阳极棒列、阴极棒列的内部，反冲洗布气管的上端封闭，侧壁设有若干出气孔，下端与输气管相通，所述直流电源的正极、负极分别通过导线与阳极棒列、阴极棒列连接成闭合回路，所述PLC控制器分别与直流电源、水泵一、水泵二、水泵三、水泵四、除杂过滤器、雾化增压器电性连接。

进一步地，所述阳极棒列、阴极棒列的材料为石墨毡、多孔介碳或石墨烯气凝胶中任意一种，石墨毡、多孔介碳或石墨烯气凝胶均具有良好的导电性，且具有较大的比表面积，有利于微生物附着。

进一步地，所述进水池通过出水集水管二连接至上行流池的顶部，用于回流反冲洗水，出水集水管二的进水端口高于所述隔板顶部，可防止正常运行时污水倒流回进水池。

进一步地，所述输气管上设有压力计量阀，所述压力计量阀与所述PLC控制器电性连接，用于监测输气管内的动态压力值。

进一步地，所述输气管上连接有防爆溢流管，所述防爆溢流管上设有磁控阀门，所述磁控阀门与所述PLC控制器电性连接，防爆溢流管的末端连接至出水池,当压力计量阀检测到输气管内压力值高于上限时，磁控阀门打开，将多余气体从防爆溢流管排出，防止输气管爆裂。

进一步地，所述承托层一、承托层二为小颗粒砾石，粒径为1-2cm；所述阳极填料层为颗粒活性碳，粒径为3-5mm；所述碱度供给层为石灰石颗粒，粒径为1.5-2cm；所述阴极填料层为硫颗粒，粒径为3-5mm。用石灰石颗粒做碱度供给层，其释放的碳酸根一方面能满足系统中硫自养反硝化的碱度需求，一方面能为氢自养型以及硫自养性微生物提供无机碳源。

进一步地，所述承托层一与所述阳极填料层的厚度比为1:(4-6)；所述碱度供给层、承托层二、阴极填料层的厚度比为1:2:(7-10)。

进一步地，所述直流电源为所述阳极棒列、阴极棒列提供的电压为0.6-0.9V，直流电源电压由PLC控制器根据电流强度自动控制。

利用上述装置进行污水深度脱氮的方法，包括以下步骤：

S1：经过曝气处理后的进水池内污水，经污水布水管进入上行流池底部，依次经过承托层一和阳极填料层，借助进水中的溶解氧，氨氮在亚硝化菌和硝化菌的作用下转化为硝态氮，同时阳极棒列通电后发生氧化反应，为附着在其上的微生物提供氧气，通过填料与微生物吸附、截留以及氧化作用对有机物进行去除；

S2：经过上行流池的出水溢流越过所述隔板进入所述下行流池，首先经过碱度供给层，再经过阴极填料层，通过自养反硝化去除部分含氮化合物，同时阴极棒列利用直流电源提供电子产生的氢气进行氢自养反硝化，去除剩余部分含氮化合物；

S3：经S2处理后的污水经由承托层二后再由出水集水管一流入出水池；

S4：运行一段时间后，发生堵塞现象，由PLC控制器关闭水泵一、水泵二，打开水泵三，清水由出水池流入反冲洗布水管，对上行流池和下行流池进行反冲洗清理，时间为20-30min,出水经所述出水集水管二回流至进水池；

S5：由PLC控制器再关闭直流电源，打开水泵四、除杂过滤器、雾化增压器,清水经除杂过滤器过滤除杂后，再经进行雾化处理并增压，通过输气管输送至反冲洗布气管，由反冲洗布气管的出气孔喷出，对阳极棒列、阴极棒列由内到外进行脉冲式反冲洗清理，间隔时间为10s，总时间为5-10min；

S6：由PLC控制器打开直流电源，静置20-30min后再开始正常运行。

本发明的有益效果为：

(1)本发明采用活性炭颗粒与硫-石灰石自养反硝化系统结合，对于污水中有机物以及总氮有较好的去除效果，适用于污水的深度脱氮处理，且添加了反冲洗装置，能有效确保装置长时间运行下的处理效率；其中，采用清水加压雾化方式对阳极棒列与阴极棒列由内到外进行反冲洗，可有效解决因电极堵塞而造成处理效率降低的问题。

(2)与现有的较为单一的硫自养反硝化系统相比，本发明将微生物电解池与硫自养反硝化系统相结合，采用直流电源连接阳极棒列与阴极棒列，较好的提高了系统的反硝化脱氮效率，且装置简单，实用性强。

(3)电场能够强化电子在阴极填料层中微生物的传递速率，提高硫自养反硝化过程中底物在微生物内的反应速率，提高装置整体的处理效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

1-污水布水管、2-装置外壳、3-承托层一、4-上行流池、5-阳极填料层、6-阳极、7-阴极、8-碱度供给层、9-阴极填料层、10-承托层二、11-集水管、12-进水泵、13-反冲洗集水管、14-直流电源、15-进水池、16-PLC控制器、17-隔板、18-出水泵、20-出水池、21下行流池、22-反冲洗布水管、23-电极反冲洗组件、24-除杂过滤器、25-雾化增压器、26-反冲洗布气管、27-抽水管、28-水泵四、29-输气管、31-防爆溢流管、32-压力计量阀、33-磁控阀门。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置，包括进水池15、上行流池4、下行流池21、阳极棒列6、阴极棒列7、反冲洗布水管22、出水池20、电极反冲洗组件23、直流电源14、PLC控制器16，上行流池4内部从下至上依次设有承托层一3和阳极填料层5，承托层一3与阳极填料层5的厚度比为1:5；阳极填料层5为颗粒活性碳，粒径为4mm，厚度为10cm；阳极棒列6包埋于阳极填料层5内，进水池15通过污水布水管1连接至上行流池4的底部，污水布水管1上设有水泵一12，下行流池21与上行流池4之间设有隔板17，如图1所示，进水池15通过出水集水管二13连接至上行流池4的顶部，用于回流反冲洗水，出水集水管二13的进水端口高于隔板17顶部，可防止正常运行时污水倒流回进水池15。下行流池21内部从下至上依次设有承托层二10、阴极填料层9和碱度供给层8，碱度供给层8、承托层二10、阴极填料层9的厚度比为1:2:9,碱度供给层8为石灰石颗粒，粒径为2cm，厚度为5cm；用石灰石颗粒做碱度供给层，其释放的碳酸根一方面能满足系统中硫自养反硝化的碱度需求，一方面能为氢自养型以及硫自养性微生物提供无机碳源。阴极棒列7包埋于阴极填料层9内，阴极填料层9为硫颗粒，粒径为4mm。其中，阳极棒列6、阴极棒列7的材料为石墨毡、多孔介碳或石墨烯气凝胶中任意一种，石墨毡、多孔介碳或石墨烯气凝胶均具有良好的导电性，且具有较大的比表面积，有利于微生物附着。出水池20通过出水集水管一11连接至下行流池21的底部，出水集水管一11上设有水泵二18，反冲洗布水管22贯穿隔板17，布设在承托层一3与承托层二10的下方，其中，承托层一3、承托层二10为小颗粒砾石，粒径为1.5cm；并连接至出水池20，反冲洗布水管22与出水池20之间设有水泵三19。

如图1所示，电极反冲洗组件23包括除杂过滤器24、雾化增压器25、输气管29、反冲洗布气管26，除杂过滤器24通过抽水管27与出水池20相连，抽水管27上设有水泵四28，雾化增压器25的进口端与除杂过滤器24的出水口相连，输气管29的一端与雾化增压器25的出口端相连，另一端依次横向贯穿下行流池21、隔板17，并位于阳极棒列6、阴极棒列7下方，反冲洗布气管26共两列，分别包埋于阳极棒列6、阴极棒列7的内部，反冲洗布气管26的上端封闭，侧壁设有若干出气孔，下端与输气管29相通，如图1所示，输气管29上设有压力计量阀32，压力计量阀32与PLC控制器16电性连接，用于监测输气管29内的动态压力值。输气管29上连接有防爆溢流管31，防爆溢流管31上设有磁控阀门33，磁控阀门33与PLC控制器16电性连接，防爆溢流管31的末端连接至出水池20,当压力计量阀32检测到输气管29内压力值高于上限时，磁控阀门33打开，将多余气体从防爆溢流管31排出，防止输气管29爆裂。直流电源14的正极、负极分别通过导线与阳极棒列6、阴极棒列7连接成闭合回路，直流电源14为阳极棒列6、阴极棒列7提供的电压为0.8V，PLC控制器16分别与直流电源14、水泵一12、水泵二18、水泵三19、水泵四28、除杂过滤器24、雾化增压器25电性连接。

进水池15内为城市污水处理厂二级出水，采用本实施例中的装置进行污水深度脱氮的方法，包括以下步骤：

S1：经过曝气处理后的进水池15内污水，经污水布水管1进入上行流池4底部，依次经过承托层一3和阳极填料层5，借助进水中的溶解氧，氨氮在亚硝化菌AOB和硝化菌NOB的作用下转化为硝态氮，同时阳极棒列6通电后发生氧化反应，为附着在其上的微生物提供氧气，通过填料与微生物吸附、截留以及氧化作用对有机物进行去除；

S2：经过上行流池4的出水溢流越过隔板17进入下行流池21，首先经过碱度供给层8，再经过阴极填料层9，通过自养反硝化去除部分含氮化合物，同时阴极棒列7利用直流电源14提供电子产生的氢气进行氢自养反硝化，去除剩余部分含氮化合物；

S3：经S2处理后的污水经由承托层二10后再由出水集水管一11流入出水池20；

S4：运行一段时间后，发生堵塞现象，由PLC控制器16关闭水泵一12、水泵二18，打开水泵三19，清水由出水池20流入反冲洗布水管22，对上行流池4和下行流池9进行反冲洗清理，时间为20min,出水经出水集水管二13回流至进水池15；

S5：由PLC控制器16再关闭直流电源14，打开水泵四28、除杂过滤器24、雾化增压器25,清水经除杂过滤器24过滤除杂后，再经进行雾化处理并增压，通过输气管29输送至反冲洗布气管26，由反冲洗布气管26的出气孔喷出，对阳极棒列6、阴极棒列7由内到外进行脉冲式反冲洗清理，间隔时间为10s，总时间为5min；

S6：由PLC控制器16打开直流电源14，静置20min后再开始正常运行。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

1)阳极棒列6、阴极棒列7的材料为多孔介碳，多孔介碳具有良好的导电性，且具有较大的比表面积，有利于微生物附着。

进水池15内为城市污水处理厂二级出水，采用本实施例中的装置进行污水深度脱氮的方法，包括以下步骤：

S1：经过曝气处理后的进水池15内污水，经污水布水管1进入上行流池4底部，依次经过承托层一3和阳极填料层5，借助进水中的溶解氧，氨氮在亚硝化菌AOB和硝化菌NOB的作用下转化为硝态氮，同时阳极棒列6通电后发生氧化反应，为附着在其上的微生物提供氧气，通过填料与微生物吸附、截留以及氧化作用对有机物进行去除；

S2：经过上行流池4的出水溢流越过隔板17进入下行流池21，首先经过碱度供给层8，再经过阴极填料层9，通过自养反硝化去除部分含氮化合物，同时阴极棒列7利用直流电源14提供电子产生的氢气进行氢自养反硝化，去除剩余部分含氮化合物；

S3：经S2处理后的污水经由承托层二10后再由出水集水管一11流入出水池20；

S4：运行一段时间后，发生堵塞现象，由PLC控制器16关闭水泵一12、水泵二18，打开水泵三19，清水由出水池20流入反冲洗布水管22，对上行流池4和下行流池9进行反冲洗清理，时间为25min,出水经出水集水管二13回流至进水池15；

S5：由PLC控制器16再关闭直流电源14，打开水泵四28、除杂过滤器24、雾化增压器25,清水经除杂过滤器24过滤除杂后，再经进行雾化处理并增压，通过输气管29输送至反冲洗布气管26，由反冲洗布气管26的出气孔喷出，对阳极棒列6、阴极棒列7由内到外进行脉冲式反冲洗清理，间隔时间为10s，总时间为7min；

S6：由PLC控制器16打开直流电源14，静置25min后再开始正常运行。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

2)阳极棒列6、阴极棒列7的材料为石墨烯气凝胶，石墨烯气凝胶均具有良好的导电性，且具有较大的比表面积，有利于微生物附着。

进水池15内为城市污水处理厂二级出水，采用本实施例中的装置进行污水深度脱氮的方法，包括以下步骤：

S1：经过曝气处理后的进水池15内污水，经污水布水管1进入上行流池4底部，依次经过承托层一3和阳极填料层5，借助进水中的溶解氧，氨氮在亚硝化菌AOB和硝化菌NOB的作用下转化为硝态氮，同时阳极棒列6通电后发生氧化反应，为附着在其上的微生物提供氧气，通过填料与微生物吸附、截留以及氧化作用对有机物进行去除；

S2：经过上行流池4的出水溢流越过隔板17进入下行流池21，首先经过碱度供给层8，再经过阴极填料层9，通过自养反硝化去除部分含氮化合物，同时阴极棒列7利用直流电源14提供电子产生的氢气进行氢自养反硝化，去除剩余部分含氮化合物；

S3：经S2处理后的污水经由承托层二10后再由出水集水管一11流入出水池20；

S4：运行一段时间后，发生堵塞现象，由PLC控制器16关闭水泵一12、水泵二18，打开水泵三19，清水由出水池20流入反冲洗布水管22，对上行流池4和下行流池9进行反冲洗清理，时间为30min,出水经出水集水管二13回流至进水池15；

S5：由PLC控制器16再关闭直流电源14，打开水泵四28、除杂过滤器24、雾化增压器25,清水经除杂过滤器24过滤除杂后，再经进行雾化处理并增压，通过输气管29输送至反冲洗布气管26，由反冲洗布气管26的出气孔喷出，对阳极棒列6、阴极棒列7由内到外进行脉冲式反冲洗清理，间隔时间为10s，总时间为10min；

S6：由PLC控制器16打开直流电源14，静置30min后再开始正常运行。

实验例：

采用本发明的实施例1-3分别为实验组1-3，常规的硫-石灰石自养反硝化系统为对照组，对照组无反冲洗组件，进水均为城市污水处理厂二级出水，共运行90天，分别在15d、30d、60d、90d取样检测除氮率，检测结果如表1所示。

表1：实验组1-3与对照组的除氮率

除氮率	15d	30d	60d	90d
					实验组1	95.8％	96.2％	96.1％	95.6％
实验组2	96.0％	95.9％	96.3％	95.8％
					实验组3	96.1％	96.3％	95.9％	96.0％
对照组	80.2％	78.4％	78.0％	76.0％

由上表可知，本发明的实验组1-3的除氮率在15d、30d、60d、90d的取样检查中均保持在96.0％左右，高于对照组15-20％，实验组1-3四组取样数据无明显变化，而对照组则有明显的降低趋势，表明本发明中增加的反冲洗组件可维持除氮率的稳定。

值得说明的是，对于本领域技术人员来说，在本发明构思及具体实施例启示下，能够从本发明公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本发明描述的功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置，其特征在于，包括进水池（15）、上行流池（4）、下行流池（21）、阳极棒列（6）、阴极棒列（7）、反冲洗布水管（22）、出水池（20）、电极反冲洗组件（23）、直流电源（14）、PLC控制器（16），所述上行流池（4）内部从下至上依次设有承托层一（3）和阳极填料层（5），所述阳极棒列（6）包埋于所述阳极填料层（5）内，所述进水池（15）通过污水布水管（1）连接至上行流池（4）的底部，污水布水管（1）上设有水泵一（12），所述下行流池（21）与上行流池（4）之间设有隔板（17），下行流池（21）内部从下至上依次设有承托层二（10）、阴极填料层（9）和碱度供给层（8），所述阴极棒列（7）包埋于所述阴极填料层（9）内，所述出水池（20）通过出水集水管一（11）连接至下行流池（21）的底部，所述出水集水管一（11）上设有水泵二（18），所述反冲洗布水管（22）贯穿所述隔板（17），布设在承托层一（3）与承托层二（10）的下方，并连接至出水池（20），反冲洗布水管（22）与出水池（20）之间设有水泵三（19），所述电极反冲洗组件（23）包括除杂过滤器（24）、雾化增压器（25）、输气管（29）、反冲洗布气管（26），所述除杂过滤器（24）通过抽水管（27）与出水池（20）相连，所述抽水管（27）上设有水泵四（28），所述雾化增压器（25）的进口端与除杂过滤器（24）的出水口相连，所述输气管（29）的一端与雾化增压器（25）的出口端相连，另一端依次横向贯穿下行流池（21）、隔板（17），并位于阳极棒列（6）、阴极棒列（7）下方，所述反冲洗布气管（26）共两列，分别包埋于阳极棒列（6）、阴极棒列（7）的内部，反冲洗布气管（26）的上端封闭，侧壁设有若干出气孔，下端与输气管（29）相通，所述直流电源（14）的正极、负极分别通过导线与阳极棒列（6）、阴极棒列（7）连接成闭合回路，所述PLC控制器（16）分别与直流电源（14）、水泵一（12）、水泵二（18）、水泵三（19）、水泵四（28）、除杂过滤器（24）、雾化增压器（25）电性连接；

所述承托层一（3）、承托层二（10）为小颗粒砾石，粒径为1-2cm；所述阳极填料层（5）为颗粒活性碳，粒径为3-5mm；所述碱度供给层（8）为石灰石颗粒，粒径为1.5-2cm；所述阴极填料层（9）为硫颗粒，粒径为3-5mm。

2.如权利要求1所述的一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置，其特征在于，所述阳极棒列（6）、阴极棒列（7）的材料为石墨毡、多孔介碳或石墨烯气凝胶中任意一种。

3.如权利要求1所述的一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置，其特征在于，所述进水池（15）通过出水集水管二（13）连接至上行流池（4）的顶部，出水集水管二（13）的进水端口高于所述隔板（17）顶部。

4.如权利要求1所述的一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置，其特征在于，所述输气管（29）上设有压力计量阀（32），所述压力计量阀（32）与所述PLC控制器（16）电性连接。

5.如权利要求1所述的一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置，其特征在于，所述输气管（29）上连接有防爆溢流管（31），所述防爆溢流管（31）上设有磁控阀门（33），所述磁控阀门（33）与所述PLC控制器（16）电性连接，防爆溢流管（31）的末端连接至出水池（20）。

6.如权利要求1所述的一种增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置，其特征在于，所述承托层一（3）与所述阳极填料层（5）的厚度比为1:(4-6)；所述碱度供给层（8）、承托层二（10）、阴极填料层（9）的厚度比为1:2:(7-10)。

7.利用权利要求1-6任意一项所述的增强型硫自养反硝化污水深度脱氮装置进行污水深度脱氮的方法，包括以下步骤：

S1：经过曝气处理后的进水池（15）内污水，经污水布水管（1）进入上行流池（4）底部，依次经过承托层一（3）和阳极填料层（5），借助进水中的溶解氧，氨氮在亚硝化菌（AOB）和硝化菌（NOB）的作用下转化为硝态氮，同时阳极棒列（6）通电后发生氧化反应，为附着在其上的微生物提供氧气，通过填料与微生物吸附、截留以及氧化作用对有机物进行去除；

S2：经过上行流池（4）的出水溢流越过所述隔板（17）进入所述下行流池（21），首先经过碱度供给层（8），再经过阴极填料层（9），通过自养反硝化去除部分含氮化合物，同时阴极棒列（7）利用直流电源（14）提供电子产生的氢气进行氢自养反硝化，去除剩余部分含氮化合物；

S3：经S2处理后的污水经由承托层二（10）后再由出水集水管一（11）流入出水池（20）；

S4：运行一段时间后，发生堵塞现象，由PLC控制器（16）关闭水泵一（12）、水泵二（18），打开水泵三（19），清水由出水池（20）流入反冲洗布水管（22），对上行流池（4）和下行流池（21）进行反冲洗清理，时间为20-30min,出水经出水集水管二（13）回流至进水池（15）；

S5：由PLC控制器（16）再关闭直流电源（14），打开水泵四（28）、除杂过滤器（24）、雾化增压器（25）,清水经除杂过滤器（24）过滤除杂后，再经进行雾化处理并增压，通过输气管（29）输送至反冲洗布气管（26），由反冲洗布气管（26）的出气孔喷出，对阳极棒列（6）、阴极棒列（7）由内到外进行脉冲式反冲洗清理，间隔时间为10s，总时间为5-10min；

S6：由PLC控制器（16）打开直流电源（14），静置20-30 min后再开始正常运行。

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