CN109336328B - 一种生物电化学同步脱氮除磷装置及其方法 - Google Patents
一种生物电化学同步脱氮除磷装置及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109336328B CN109336328B CN201811264238.XA CN201811264238A CN109336328B CN 109336328 B CN109336328 B CN 109336328B CN 201811264238 A CN201811264238 A CN 201811264238A CN 109336328 B CN109336328 B CN 109336328B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tank
- anoxic tank
- dephosphorization
- aeration
- sewage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 74
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims abstract description 62
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 35
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 47
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 10
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 claims description 9
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000001651 autotrophic effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 3
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 2
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001094 6061 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001509286 Thiobacillus denitrificans Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 description 1
- JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;potassium;silicon;sodium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Na].[Al].[Si].[K].[Ca] JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 1
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001603 clinoptilolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/005—Combined electrochemical biological processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
- C02F3/1215—Combinations of activated sludge treatment with precipitation, flocculation, coagulation and separation of phosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
- C02F3/286—Anaerobic digestion processes including two or more steps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F2001/007—Processes including a sedimentation step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/105—Phosphorus compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
Abstract
本发明公开了一种生物电化学同步脱氮除磷装置及其方法。该装置包括一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池以及沉淀池。一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池以及沉淀池通过溢流口依次相连。一级缺氧池连接提升泵，底部设置第一曝气装置；好氧池底部设置第二曝气装置，好氧池与一级缺氧池之间连接气提管路；二级缺氧池底部设置第三曝气装置，上部设置电解槽，所述电解槽内安装金属电极对，金属电极对连接直流电源；沉淀池底部设置污泥泵，污泥泵的回流管路与一级缺氧池相连；第一曝气装置、第二曝气装置及、第三曝气装置与气提管路均连接风机。该装置将除磷系统与除氮系统结合，实现同步高效脱氮除磷，出水氮磷指标可达到IV类水以上标准，同时减小了处理所需的占地面积。
Description
技术领域
本发明属于一种污水处理技术领域，具体涉及一种生物电化学同步脱氮除磷装置及其方法。
背景技术
随着我国环保产业的蓬勃发展以及治理技术的日益成熟，水体化学需氧量的排放得到了有效的控制。然而总碳、总磷的削减却成了污水治理中新的一项难题，氮磷超标排放最为严重的后果即为水体富营养化，富营养化会导致水体溶解氧下降，水体发黑发臭。因此，越来越多旨在处理氮、磷的技术得到了发展，但是这类技术往往存在着处理单元多而复杂，需要外加有机碳源强化脱氮，需添加PAFC、PAC等絮凝剂进行除磷的缺陷。
公开号为CN201210113435的专利公开了一种设置石英砂填料的缺氧生物滤池，其内不设充氧设施，向进水中投加碳源控制进水C/N比为5～6，使反应器具有良好反硝化深度脱氮能力；同时，通过在缺氧生物滤池反冲洗前，增加厌氧释磷段，使缺氧生物滤池在厌氧/缺氧交替的环境中运行，为反硝化聚磷菌创造良好的生长环境，有效富集了反硝化聚磷菌，使缺氧生物滤池在反硝化脱氮的同时，具有同步除磷的能力。但是该发明需提供外加碳源进行脱氮，一方面增加了处理成本，另一方面可能造成二次污染。
公开号为CN201510219316的专利公开了一种脱氮除磷污水净化系统，该系统采用石灰石净化除磷区、斜发沸石脱氮区、改性陶料净化区和火山岩净化区四部分作为填料床，依次对污水进行净化，同时完成脱氮、除磷、去除有机污染物和泥水分离，完成一体化净化污水，结构简单，操作方便净化效果好。但是该发明采用的是物理吸附法，因此填料的再生过程以及废弃都有可能造成氮磷的重新释放。
公开号为CN201210113435的专利公开了一种脱氮除磷系统，其工作的原理为：塔体内的脱氮硫杆菌等硫杆菌以NO3-N为电子受体，厌氧条件下完成脱氮反应；同时，铁刨花的零价铁可与水中的硝酸盐发生氧化还原反应，将NO3 -还原为NO2 -、NH4 +、NH3 +、N2等形式，从而降低水中硝酸盐的浓度；填料中的铁刨花，电化学腐蚀和(或)生物化学腐蚀产生Fe2+/Fe3 +，与污水中的磷酸根离结合生成磷酸铁盐等难溶性物质，从而实现磷的去除。但是该发明的塔状填料结构容易被其处理产生的难溶性物质堵塞，此外上述发明的反硝化体系为硫自养反硝化，菌群受到硫还原菌污染可能会产生H2S气体，造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种同步脱氮除磷的装置，可以直接作为独立单元对污水中的氮磷进行脱除，也可以加载到其他的污水处理工艺当中。本发明占地面积小、处理效率高、对碳源基本无要求，可以作为传统脱氮除磷技术的一种替代选择。
为实现上述目的，本发明提供了一种生物电化学同步脱氮除磷装置，包括一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池以及沉淀池，其特征在于所述一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池以及沉淀池通过溢流口依次相连；一级缺氧池连接提升泵作为装置的进水口，一级缺氧池底部设置第一曝气装置；好氧池底部设置第二曝气装置，好氧池与一级缺氧池之间通过气提管路相连；二级缺氧池底部设置第三曝气装置，上部设置电解槽，所述电解槽中放置浸没于二级缺氧池液面以下的金属电极对；金属电极对相对放置，且分别连接电源的正负极；沉淀池底部设置污泥泵，所述污泥泵连接排泥管路和回流管路，回流管路与一级缺氧池相连；所述的第一曝气装置、第二曝气装置、第三曝气装置与气提管路均连接风机。
装置中，污水依次经一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池以及沉淀池处理，最终达到排放标准。提升泵用于将污水提升至一级缺氧池的底部。第一曝气装置用于将活性污泥与污水充分混合。第二曝气装置用于将活性污泥与污水充分混合的同时保证溶解氧含量。部分混合液通过气提管路回流至一级缺氧池。二级缺氧池中通过金属电极与氢自养反硝化菌共同作用去除污水中的N、P元素。第三曝气装置用于金属电极表面的擦洗及污水搅拌。污泥在沉淀池内进行沉淀，排泥泵将部分污泥回流至一级缺氧池中，并排出剩余污泥。
作为优选，金属电极的材料可为包含铝、镁、铁中的一种或多种的合金。
进一步优选地，金属电极的材质为铝及其合金。铝的导电性能与耐化学腐蚀能力较镁、铁更优。
更进一步优选地，金属电极的材质可为1050、1060、5005、6061型铝板材。上述类型板材基本不含铜、锰等对微生物具有毒害作用的重金属元素，此外上述类型板材价格低廉，可塑性好。
作为优选，电极总面积＝Q*(0.1～0.5)m2，Q为污水流量，单位为吨/天。进一步优选地，金属电极总面积＝Q*0.25m2。电极面积太小，会使得污水与电极接触不充分，导致处理效率降低；电极面积过大，会使得系统整体体积增大。
作为优选，金属电极对中，金属电极间间距为10～40mm。进一步优选地，金属电极间间距为15mm，电极间距过大会引起电阻增加，电极间距过小会使得反应的传质受到影响。
作为优选，二级缺氧池的第三曝气装置位于电解槽正下方。
作为优选，第一曝气装置和/或第三曝气装置为穿孔曝气管。
作为优选，第二曝气装置为微孔曝气盘。
作为优选，提升泵设置于调节池或前置工艺池中。
作为优选，电源为直流电源，以便实现电解。
作为优选，金属电极对为一对或多对，可根据实际情况进行调整。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述任一方案所述脱氮除磷的生物电化学同步脱氮除磷方法，其步骤如下：
1)提升泵将污水提升至一级缺氧池的底部，穿孔曝气管进行曝气，将活性污泥与污水充分混合；一级缺氧池内的厌氧菌将污水中的大分子有机物分解成小分子有机物；
2)经1)处理后的污水通过一级缺氧池的后壁上部溢流口进入好氧池，微孔曝气盘进行曝气，将活性污泥与污水充分混合的同时保证溶解氧含量；好氧池内的好氧菌进一步分解有机物为后续反应提供无机碳源，硝化细菌对氨氮进行硝化；好氧池内的部分混合液通过气提管路回流至一级缺氧池；
3)经2)处理后的污水通过好氧池的后壁下部溢流口进入二级缺氧池，直流电源开始工作，对电解槽内的金属电极进行电解并定期切换正负极；二级缺氧池内金属电极发生电解反应，阳极电解产生金属离子，阴极产生氢气，阳极产生的金属离子与溶解中的磷酸根发生反应实现磷的脱除，阴极产生的氢气被氢自养反硝化菌利用实现氮的脱除；同时利用穿孔曝气管进行曝气，对电极进行擦洗并对污水进行搅拌；
4)经3)处理后的污水通过二级缺氧池后壁中部的溢流口进入沉淀池，污泥在沉淀池内进行沉淀；排泥泵将部分污泥回流至一级缺氧池中，并排出剩余污泥。重复上述步骤。
作为优选，所述一级缺氧池、好氧池以及二级缺氧池的停留时间比为：1:(1.5～3):(0.5～2)。
进一步优选的，一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池的停留时间比为1:3:1。一级缺氧池过短的停留时间会使高浓度总氮去除效果不佳，过长的停留时间会使增加系统占地面积。好氧池过短的停留时间会使化学需氧量以及氨氮去除不达标，影响后续总氮去除，过长的停留时间会使污泥龄老化。二级缺氧池过短的停留时间会使总磷以及低浓度总氮去除效果不佳，过长的停留时间会使增加系统占地面积。
作为优选，所述二级缺氧池电极投影面积的擦洗风量为20～50m3/(h m2)。
进一步优选的，擦洗风量为30m3/(h m2)，曝气量过低无法起到擦洗作用，曝气量过高会导致缺氧池溶解氧量上升。
作为优选，所述的一级缺氧池内溶解氧浓度为0～0.5mg/L；所述的好氧池内溶解氧浓为2～6mg/L；所述的二级缺氧池内溶解氧浓度为0～0.5mg/L。
作为优选，所述直流电源的工作电压1.8～3.5V，工作电流I＝Q*CTNi*(0.8～0.12)A。其中Q为脱氮除磷装置的进水流量，单位t/d；CTNi为进水总氮浓度，单位为mg/L。
进一步优选地，所述直流电源的工作电压为3V，电压偏低会导致电解效率降低，电压偏高，会加速电极表面钝化反应；工作电流I＝Q*CTNi*(0.1)A，电流偏低会导致总氮处理不彻底，电流偏高，会造成铝电极的损耗加剧。
作为优选，直流电源的正负极切换频率f＝(0.5～2)*S/I；其中S为金属电极中的电极板工作面积。
进一步优选地，所述直流电源的正负极切换频率f＝(1.5)*S/I。切换频率偏低容易导致电极钝化，切换频率过高容易损耗直流电源。
本发明提供的同步脱氮除磷系统与传统的脱氮除磷装置相比具有以下优点：
(1)将除磷系统与除氮系统结合，实现同步高效脱氮除磷，出水氮磷指标可达到IV类水以上标准，同时减小了处理所需的占地面积。
(2)在电解除磷的同时实现了氢自养反硝化，解决了反硝化反应对于有机碳源的依赖。
(3)除磷的方法经济高效，避免了有机碳源与PAM、PAFC以及PAC等有机无机絮凝剂的使用。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图2是本发明装置的原理图。
图中所示附图标记如下：
1-调节池或前置工艺池 2-提升泵 3-同步脱氮除磷系统
4-一级缺氧池 5-穿孔曝气管 6-好氧池
7-微孔曝气盘 8-二级缺氧池 9-电解槽
10-穿孔曝气管 11-沉淀池 12-污泥泵
13-风机 14-直流电源
具体实施方式
如图1所示为本发明一具体实施方式。所示一种生物电化学同步脱氮除磷装置3，包括一级缺氧池4、好氧池6、二级缺氧池8以及沉淀池11，一级缺氧池4、好氧池6、二级缺氧池8以及沉淀池11通过溢流口依次相连。一级缺氧池4连接提升泵2，作为装置的进水口，底部设置穿孔曝气管5；好氧池6底部设置微孔曝气盘7，好氧池6与一级缺氧池4之间连接气提管路；二级缺氧池底部8设置穿孔曝气管10，上部设置电解槽9，所述电解槽9内安装铝电极对，铝电极对分别连接直流电源14的正负极。为了保证电解正常进行，铝电极应当浸没于二级缺氧池8液面以下。沉淀池11，底部设置污泥泵12，污泥泵12连接排泥管路和回流管路，回流管路与一级缺氧池相连，排泥管路将污泥进行外排。穿孔曝气管5、10，微孔曝气盘7与气提管路均连接风机13，通过风机13进行鼓气。
该装置的运行主要包括如下步骤：
(1)提升泵2将污水从调节池或前置工艺1提升至一级缺氧池4的底部，穿孔曝气管5进行曝气，将活性污泥与污水充分混合。
(2)污水通过一级缺氧池的后壁上部溢流口进入好氧池6，微孔曝气盘7进行曝气，将活性污泥与污水充分混合的同时保证溶解氧含量；部分混合液通过气提管路回流至一级缺氧池4。
(3)污水通过好氧池的后壁下部溢流口进入二级缺氧池8，直流电源14开始工作，对电解槽9内的铝片进行电解并定期切换正负极；同时穿孔曝气管10进行曝气，对电极进行擦洗并对污水进行搅拌。
(4)污水通过二级缺氧池后壁中部的溢流口进入沉淀池11，污泥在沉淀池11内进行沉淀；排泥泵12将部分污泥回流至一级缺氧池中，并排出剩余污泥。
不断重复上述步骤，即可实现污水连续处理。其中步骤(1)、(2)、(3)、(4)在空间上分步进行，在时间上同步进行。
如图2所示，以铝电极为例，其原理如下：一级缺氧池内的厌氧菌将污水中的大分子有机物分解成小分子有机物。好氧池内的好氧菌进一步分解有机物为后续反应提供无机碳源，硝化细菌对氨氮进行硝化：二级缺氧池内铝电极发生电解反应，阳极电解产生铝离子，阴极产生氢气：/>阳极产生的Al3+与溶解中的磷酸根发生反应实现磷的脱除：/>阴极产生的氢气被氢自养反硝化菌利用实现氮的脱除：/>
该装置适用处理污水的总磷浓度CTPi＝0.5～30mg/L、总氮浓度CTNi＝10～60mg/L。其处理后的总磷浓度CTPo<0.3mg/L，总氮浓度CTNo<1.5mg/L。
污水在所述一级缺氧池、好氧池以及二级缺氧池的停留时间比为1:(1.5～3):(0.5～2)。优选地，一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池的停留时间比为1:3:1。一级缺氧池过短的停留时间会使高浓度总氮去除效果不佳，过长的停留时间会使增加系统占地面积。好氧池过短的停留时间会使化学需氧量以及氨氮去除不达标，影响后续总氮去除，过长的停留时间会使污泥龄老化。二级缺氧池过短的停留时间会使总磷以及低浓度总氮去除效果不佳，过长的停留时间会使增加系统占地面积。
二级缺氧池穿孔曝气管相对于所述金属电极单位面积的鼓气速率(电极投影面积对应的擦洗风量)为20～50m3/(h*m2)。优选地，二级缺氧池穿孔曝气管电极投影面积的擦洗风量为30m3/(h m2)，曝气量过低无法起到擦洗作用，曝气量过高会导致缺氧池溶解氧量上升。
一级缺氧池内溶解氧浓度为0～0.5mg/L；好氧池内溶解氧浓为2～6mg/L；二级缺氧池内溶解氧浓度为0～0.5mg/L。
直流电源的工作电压1.8～3.5V；工作电流I＝Q*CTNi*(0.8～0.12)A，Q为脱氮除磷装置的进水流量，单位t/d；CTNi为进水总氮浓度，单位为mg/L；A表示单位安培。优选地，所述直流电源的工作电压为3V，电压偏低会导致电解效率降低，电压偏高，会加速电极表面钝化反应；工作电流I＝Q*CTNi*(0.1)A，电流偏低会导致总氮处理不彻底，电流偏高，会造成铝电极的损耗加剧。
直流电源会定期切换正负极；其正负极切换频率f＝(0.5～2)*S/I，S为金属电极中的电极板的工作面积。优选地，直流电源的正负极切换频率f＝(1.5)*S/I。切换频率偏低容易导致电极钝化，切换频率过高容易损耗直流电源。
以下为上述装置的电化学同步脱氮除磷测试结果，各实施例中装置的具体结构如前所述，下面仅描述其具体的工艺参数和处理效果。
实施例1
污水流量Q＝100t/d，总磷浓度CTP＝6mg/L，总氮浓度CTN＝40mg/L。一级缺氧池的停留时间为2h，所述好氧池的停留时间为5h，二级缺氧池的停留时间为1h；电极总面积为36m2，工作电流为350A；混合液回流比为300。经处理后出水总磷浓度CTP≤0.5mg/L，总氮浓度≤15mg/L。
实施例2
污水流量Q＝20t/d，总磷浓度CTP＝5mg/L，总氮浓度CTN＝60mg/L。一级缺氧池的停留时间为3h，所述好氧池的停留时间为8h，二级缺氧池的停留时间为2h；电极总面积为8m2，工作电流为100A；混合液回流比为250。经处理后出水总磷浓度CTP≤0.3mg/L，总氮浓度≤10mg/L。
实施例3
污水流量Q＝40t/d，总磷浓度CTP＝5mg/L，总氮浓度CTN＝20mg/L。一级缺氧池的停留时间为2h，所述好氧池的停留时间为3h，二级缺氧池的停留时间为1h；电极总面积为16m2，工作电流为80A；混合液回流比为100。经处理后出水总磷浓度CTP≤0.5mg/L，总氮浓度≤8mg/L。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种利用生物电化学同步脱氮除磷装置的生物电化学同步脱氮除磷方法，其特征在于，
所述生物电化学同步脱氮除磷装置，其特征在于，包括一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池以及沉淀池，其特征在于所述一级缺氧池、好氧池、二级缺氧池以及沉淀池通过溢流口依次相连；一级缺氧池连接提升泵作为装置的进水口，一级缺氧池底部设置第一曝气装置；好氧池底部设置第二曝气装置，好氧池与一级缺氧池之间通过气提管路相连；二级缺氧池底部设置第三曝气装置，上部设置电解槽，所述电解槽中放置浸没于二级缺氧池液面以下的金属电极对；金属电极对相对放置，且分别连接电源的正负极；沉淀池底部设置污泥泵，所述污泥泵连接排泥管路和回流管路，回流管路与一级缺氧池相连；所述的第一曝气装置、第二曝气装置、第三曝气装置与气提管路均连接风机；
生物电化学同步脱氮除磷方法具体步骤如下：
1）提升泵将污水提升至一级缺氧池的底部，穿孔曝气管进行曝气，将活性污泥与污水充分混合；一级缺氧池内的厌氧菌将污水中的大分子有机物分解成小分子有机物；
2）经1）处理后的污水通过一级缺氧池的后壁上部溢流口进入好氧池，微孔曝气盘进行曝气，将活性污泥与污水充分混合的同时保证溶解氧含量；好氧池内的好氧菌进一步分解有机物为后续反应提供无机碳源，硝化细菌对氨氮进行硝化；好氧池内的部分混合液通过气提管路回流至一级缺氧池；
3）经2）处理后的污水通过好氧池的后壁下部溢流口进入二级缺氧池，直流电源开始工作，对电解槽内的金属电极进行电解并定期切换正负极；二级缺氧池内金属电极发生电解反应，阳极电解产生金属离子，阴极产生氢气，阳极产生的金属离子与溶解中的磷酸根发生反应实现磷的脱除，阴极产生的氢气被氢自养反硝化菌利用实现氮的脱除；同时利用穿孔曝气管进行曝气，对电极进行擦洗并对污水进行搅拌；
4）经3）处理后的污水通过二级缺氧池后壁中部的溢流口进入沉淀池，污泥在沉淀池内进行沉淀；排泥泵将部分污泥回流至一级缺氧池中，并排出剩余污泥；重复上述步骤。
2.根据权利要求1所述的生物电化学同步脱氮除磷方法，其特征在于，所述金属电极的材料为铝、镁、铁中的一种，或由多种组成的合金。
3.根据权利要求1所述的生物电化学同步脱氮除磷方法，其特征在于，所述电极总面积=Q* (0.1~0.5) m2，Q为污水流量，单位为吨/天。
4.根据权利要求1所述的生物电化学同步脱氮除磷方法，其特征在于，所述金属电极对中，金属电极间距为10~40 mm。
5.根据权利要求1所述的生物电化学同步脱氮除磷方法，其特征在于，所述二级缺氧池的第三曝气装置位于电解槽正下方。
6.根据权利要求1所述的生物电化学同步脱氮除磷方法，其特征在于，所述的第一曝气装置和/或第三曝气装置为穿孔曝气管；所述的第二曝气装置为微孔曝气盘。
7.根据权利要求1所述的生物电化学同步脱氮除磷方法，其特征在于，所述的提升泵设置于调节池或前置工艺池中。
8.根据权利要求1所述的生物电化学同步脱氮除磷方法，其特征在于，所述的电源为直流电源。
9.根据权利要求1所述的生物电化学同步脱氮除磷方法，其特征在于，所述一级缺氧池、好氧池以及二级缺氧池的停留时间比为：1 : (1.5~3) : (0.5~2)；所述二级缺氧池电极投影面积的擦洗风量为20~50 m3/(h m2)；所述的一级缺氧池内溶解氧浓度为0~0.5 mg/L；所述的好氧池内溶解氧浓为2~6 mg/L；所述的二级缺氧池内溶解氧浓度为0~0.5 mg/L；所述直流电源的工作电压1.8~3.5 V，工作电流I= Q* CTNi *(0.8~0.12) A，直流电源的正负极切换频率f =(0.5~2) *S / I；其中Q为脱氮除磷装置的进水流量，单位t/d；CTNi 为进水总氮浓度，单位为mg/L；S为金属电极中的电极板工作面积。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811264238.XA CN109336328B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 一种生物电化学同步脱氮除磷装置及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811264238.XA CN109336328B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 一种生物电化学同步脱氮除磷装置及其方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109336328A CN109336328A (zh) | 2019-02-15 |
| CN109336328B true CN109336328B (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=65310918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811264238.XA Active CN109336328B (zh) | 2018-10-29 | 2018-10-29 | 一种生物电化学同步脱氮除磷装置及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109336328B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110818199A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-21 | 广东自远环保股份有限公司 | 分散式农村生活污水低能耗一体化处理设备 |
| CN111777292A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-10-16 | 重庆大学 | 一种低碳氮比餐厨垃圾发酵废水aoa生物膜处理系统及方法 |
| CN114671514B (zh) * | 2022-04-20 | 2023-03-17 | 浙江大学 | 基于电导率智慧判别的污水电化学脱氮除磷装置及方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN207659276U (zh) * | 2017-11-24 | 2018-07-27 | 深圳市火龙果环境科技有限公司 | 一种一体化的污水处理系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2795655A1 (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-08 | Valorbec Societe En Commandite | Processes and apparatuses for removal of carbon, phosphorus and nitrogen |
-
2018
- 2018-10-29 CN CN201811264238.XA patent/CN109336328B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN207659276U (zh) * | 2017-11-24 | 2018-07-27 | 深圳市火龙果环境科技有限公司 | 一种一体化的污水处理系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109336328A (zh) | 2019-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2894617C (en) | Processes and apparatuses for removal of carbon, phosphorus and nitrogen | |
| CN101654316B (zh) | 煤气化废水的处理方法 | |
| CN103130379B (zh) | 一种焦化蒸氨废水的处理方法 | |
| CN109336328B (zh) | 一种生物电化学同步脱氮除磷装置及其方法 | |
| US20170066668A1 (en) | Highly effective sewage treatment based on regulation and control of directed electron flow and apparatus thereof | |
| CN108996808B (zh) | 钢铁工业难降解浓水的生化组合处理工艺和设备 | |
| US11884569B2 (en) | System for biological nitrogen removal and negative carbon discharge from wastewater with low carbon-to-nitrogen ratio | |
| CN108996821B (zh) | 一种垃圾渗滤液的处理系统及处理方法 | |
| CN106277555A (zh) | 一种焦化废水的高效低成本处理方法及系统 | |
| CN100402441C (zh) | 一种催化铁内电解污水处理方法及其使用的填料 | |
| CN109179918A (zh) | 一种用于垃圾填埋场垃圾渗滤液的生化处理方法 | |
| CN216998076U (zh) | 一种工业废水的处理系统 | |
| CN105481099B (zh) | 一种除油后焦化废水的处理方法 | |
| CN110642478A (zh) | 一种焦化酚氰废水的生化法和物化法耦合处理系统及方法 | |
| CN108911355B (zh) | 一种垃圾渗滤液mbr出水处理方法及系统 | |
| CN102259981B (zh) | 一种序批式生物除磷脱氮工艺 | |
| CN210711151U (zh) | 一种铁碳芬顿联合mbr处理高难废水的装置 | |
| CN108996810B (zh) | 一种高浓度难降解有机废水零排放系统及处理方法 | |
| CN209906566U (zh) | 一种iv类水排放标准的生活污水处理装置 | |
| CN218893548U (zh) | 一种污水预处理装置及含磷污水处理系统 | |
| CN217103412U (zh) | 一种移动式一体化污水处理系统 | |
| CN213357071U (zh) | 一种实现低氨氮废水短程硝化-厌氧氨氧化脱氮稳定运行的系统 | |
| CN209554988U (zh) | 一种基于电化学方法的同步脱氮除磷装置 | |
| CN108467089B (zh) | 一种难降解工业废水预处理系统及预处理方法 | |
| CN113292184A (zh) | 一种移动式光电互补污水深度净化系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |