CN113003703B - 一种处理含氮杂环化合物废水的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理含氮杂环化合物废水的装置，所述装置包括反应器以及设置于反应器外部的控温结构；所述反应器的一端设置进水口、另一端设置出水结构，所述反应器内部设置有组装电极，并填充有厌氧污泥；按照反应器内由进水至出水的方向，所述的组装电极依次设置有电化学阳极、参比电极、电化学阴极；其中，所述电化学阳极为具有电催化产氧功能的电极材料；所述厌氧污泥需完全浸没阴、阳极表面。

Description

一种处理含氮杂环化合物废水的装置及方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体来说涉及一种处理含氮杂环化合物废水的装置及方法。

背景技术

含氮杂环化合物是一类具有水溶性、低毒性、高沸点、选择性和稳定性好等优点的物质，可广泛用于涂料、农药、燃料、塑料、合成纤维等产品的生产过程中。此外，还可用作萃取剂、染色剂、胶粘剂、农业和医药中间体、分散剂等，故含氮杂环化合物是一类在工业、商业和消费上广泛应用的化学品，且极易随工业废水进入环境。但是含氮杂环化合物也是一类潜在的有毒物质，对人体器官(眼睛、皮肤和呼吸道等)具有一定的刺激性，虽然其一次吸入的危险性较小，但其慢性作用可导致中枢神经系统机能发生障碍，引起肾脏、血管系统和呼吸系统发生病变，危害生命健康。其还可能会损害人体生育能力或者未出生的孩子，具有致畸性，对胎儿发育不利，有生殖毒性。

含氮杂环化合物废水的处理方法目前主要有物化法和生物法。物化法包括光催化降解法、臭氧氧化法、膜分离法和电化学氧化法等，虽然效果好、速度快，但是存在成本高、能耗高的缺点，甚至会出现二次污染的情况。生物法包括序批活性污泥法(SBR)、膜生物法(MBR)和上流式厌氧污泥床(UASB)等，生物法虽然成本低、效益高、环境友好，但是降解周期长、稳定性差、电子供体需求量大，而且中间产物可能需要氧化、吸附等技术进一步深度处理。

目前已经涉及将电化学与微生物结合的污水处理方法，主要是电辅助厌氧生物技术以及电辅助好氧生物技术。电辅助厌氧生物技术虽然有较好的有机污染物的处理效果，加电可以强化微生物的厌氧降解等过程，但是处理含氮杂环化合物废水时难以实现完全矿化，导致出水不能达标。电辅助好氧技术处理含氮杂环化合物废水不易实现，首先，通过电辅助达到好氧环境比较困难，对电极材料的稳定性要求高，一般的电极材料均不能达到要求；其次，即使可以达到好氧环境，所需的能耗较高，成本将会提高，不利于含氮杂环化合物废水的长期处理。

根据上述，对于含氮杂环化合物废水的研究处理十分必要。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有电辅助生物技术处理含氮杂环化合物废水时存在的问题，本发明提供一种处理含氮杂环化合物废水的装置及方法，利用电辅助微生物在微好氧(水体含有溶解氧，但溶解氧浓度低于2mg/L)的情形下，进行含氮杂环化合物废水的处理。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

|1|一种处理含氮杂环化合物废水的装置，所述装置包括反应器以及设置于反应器外部的控温结构；所述反应器的一端设置进水口、另一端设置出水结构，所述反应器内部设置有组装电极，并填充有厌氧污泥；

按照反应器内由进水至出水的方向，所述的组装电极依次设置有电化学阳极、参比电极、电化学阴极，其中，所述电化学阳极为具有电催化产氧功能的电极材料；所述厌氧污泥需完全浸没阴、阳极表面。

在此处需要说明的是，组装电极中阳极、参比电极、阴极的设置位置(顺序)目的是让含有目标污染物的废水首先通过电化学阳极，在阳极微环境的作用下降解为小分子有机物，然后再通过电化学阴极进一步降解为无机物，参比电极置于阴、阳极的中间主要是用于分别测定阴极电位和阳极电位；

|1.1|进一步地，所述反应器靠近底端的位置设置进水口、靠近上端的位置设置出水结构；

其中，靠近所述进水口的上方设置有进水多孔隔板，用于均匀布水；

所述出水结构包括三相分离器以及溢流槽；三相分离器用于提高出水水质、避免污泥流失和收集产生的气体，溢流槽用于泥水分离，优化出水水质；

所述控温结构为环抱设置于反应器外围的水浴层，用于提供保持微生物活性所需的温度；

所述电化学阳极由负载Ru、Ir氧化物的钛网与石墨毡网通过重叠构成，所述阴极由钛网与石墨毡网通过重叠构成。

|2|一种处理含氮杂环化合物废水方法，其特征在于，利用电辅助微生物进行含氮杂环化合物废水的处理，包括以下步骤：

A.利用电刺激，辅助含有污泥的反应器的启动；

B.利用电刺激，辅助含有污泥的反应器内的菌落结构的优化；

C.利用电刺激，辅助含有污泥的反应器内的微生物的水处理过程。

|2.1|进一步地，所述处理含氮杂环化合物废水方法，包括以下步骤：

1)接种污泥：在反应器内部接种污泥，所述污泥需完全浸没阴、阳极表面；

2)反应器启动阶段一：向反应器中通入含有目标污染物的水体，且按照阶梯式的方式每隔一定时间提升水体中目标污染物的浓度，直至最终进水浓度为待处理水体中目标污染物的浓度的55％-60％；需在此说明的是，发明人研究中发现浓度55％-60％的选取，最有利于污泥中微生物的驯化。如果启动阶段的最大目标污染物进水浓度过低，无法实现对污泥的驯化，则不利于后续进水中目标污染物浓度的提升，导致后续降解效果不佳；如果启动阶段的最大目标污染物进水浓度过高，对微生物的活性将产生抑制，系统将难以达到稳定状态，不利于反应器的启动；

随后等待系统运行至稳定；

开始施加外电压，且按照阶梯式的方式每隔一定时间提升电压值；直至最终电压大小为0.4V。需在此说明的是，最终选取的电压的大小是发明人根据研究选取的，外加一定大小的电压是为了微生物能够耐受电刺激的影响，发明人在研究中发现如果最终电压大小偏离此值，比如启动阶段的最终电压过小，则远远达不到电刺激驯化污泥的目的，如果启动阶段的最终电压过大，则会对微生物产生不利影响，不利于构建良好的菌落结构；

随后等待系统运行至稳定；

3)菌种菌落结构优化阶段：将待处理水体通入反应器进行处理，期间按照阶梯式的方式将外电压值由0.4V提升至电极材料的析氧电压；

4)水处理：将待处理水体通入反应器进行处理，同时施加一定电压辅助进行水处理。

需要说明的是，所述的污泥为厌氧污泥，取自污水处理厂，利用营养液培养一段时间后进行接种；所述营养液为Na₂HPO₄·12H₂O(1.45g L^-1)，NaH₂PO₄·2H₂O(0.46g L^-1)，MgSO₄·7H₂O(0.2g L^-1)，CaCl₂(0.05g L^-1)，CH₃COONa(0.8g L^-1)，微量元素(SL-4)1mL L^-1。

|2.2|进一步地，所述步骤1)中，反应器的初始接种污泥浓度为20-25mg L^-1MLSS^-1，反应器内部温度为35±1℃。

|2.3|进一步地，所述步骤2)中，外电压由0.1V开始，按照0.05V-0.1V的增幅，逐渐递加到0.4V。需在此说明的是，发明人在研究中发现，启动阶段电压增幅的大小会决定了污泥驯养的结果，选取0.05V-0.1V的增幅对微生物有一定的刺激影响，但是不会导致微生物死亡，在启动阶段不宜过大，因为外加电压变化过大不利于微生物的生存，外界环境对于微生物的影响较大，系统不易稳定，电压增幅过小没有意义，只会延长启动时间；

其中，每个电压值下系统运行稳定后，递加到下一个电压值。

|2.4|进一步地，所述步骤3)中，外电压由0.4V开始，按照0.05V-0.2V的增幅，逐渐递加到电极材料的析氧电压；

其中，每个电压值下系统运行稳定后，递加到下一个电压值。

|2.5|进一步地，所述步骤3)中，外电压由0.4V开始，按照0.05V的增幅，逐渐递加0.6V；然后由0.6V开始，按照0.2V的增幅，逐渐递加到电极材料析氧电压；

其中，所述0.4V为电极材料析氧电压的30％。此时的电压增幅按0.05、0.2的顺序增加，主要是因为随着运行时间的增加，微生物的活性不断增强，反应器系统对外加电压变化的适应能力加强，所以电压的增幅也在不断提升，但是提升过快一方面会对微生物产生抑制，另一方面可能会在提升的过程中错过最佳的析氧电位，但是提升太慢又会影响进程，浪费时间；

|2.6|进一步地，进行电辅助时，所利用的阳极材料由负载有Ru、Ir氧化物的钛网与石墨毡网通过重叠构成，所利用的阴极材料由钛网与石墨毡网通过重叠构成。选取负载Ru、Ir氧化物的钛网和石墨毡构成，首先，由于贵金属Ru、Ir氧化物作为催化剂具有杰出的催化性能、稳定性和较低的过电位，目前的研究还未发现比贵金属Ru、Ir氧化物综合性能更加优越的阳极析氧催化剂；其次，负载Ru、Ir氧化物的电极与其他电极材料相比，所需要的析氧电位更低，对微生物生长和代谢的刺激更小，达到析氧电位时的电极材料不易被分解变质；同时，以钛网作为基底，在上面负载Ru、Ir氧化物，有利于提高电极的活性和稳定性性，网状结构的比表面积大，催化剂的利用率高；最后，与石墨毡重叠构成，可以利用石墨毡的特殊结构促进电极表面生物膜的形成，微生物的富集有利于目标污染物的降解。

|2.7|进一步地，利用权利要求1-2任一所述的装置进行含氮杂环化合物废水的处理。

|2.8|进一步地，所述析氧电压的选取范围为1.6～1.8V。

电辅助微好氧强化降解含氮杂环化合物的机理是含氮杂环化合物首先经过阳极，阳极析出氧气促进兼性厌氧菌实现目标污染物开环分解；其次，有机物和乙酸钠作为电子供体，氧气作为电子受体，降解有机污染物，微生物降解有机物产生电子转移到阳极上，再通过外电路转移到阴极，中间产物在阴极上的发酵细菌、产酸菌和各种电化学活性菌的作用下转变为小分子有机物，最后在发酵细菌和产甲烷菌的作用下被转化为CO₂、CH₄、H₂；同时，含氮小分子有机物可以被兼性厌氧菌转化为氨氮被微生物利用，醇类中间产物也可以在发酵细菌和各种电化学活性菌的作用下转化为甲醛、甲酸，最后在产甲烷菌的作用下转变为CO₂、CH₄，产甲烷菌可以利用CO₂和H₂产生CH₄；最终，难降解的含氮杂环化合物转变为CO₂、CH₄、H₂等小分子无机物，电辅助微好氧技术实现了含氮杂环化合物的完全矿化。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种上流式电辅助微好氧废水处理技术，并实现了含氮杂环化合物(N-甲基吡咯烷酮、吡啶)的生物强化降解；

(2)本发明成功将电化学技术与生物技术耦合，利用含析氧催化剂镀层的阳极在一定的电压下催化析出氧气，为污染物的强化降解提供微好氧环境；

(3)本发明利用电刺激提高了微生物的活性，促进了功能微生物的生长，强化了污染物、电极和微生物之间的电子传递，提出了可能的污染物生物强化降解代谢机制，为工业中的应用提供了一定的理论与实践基础。

附图说明

图1是本发明反应装置的简易示意图。

图2是本发明与其他3个不同废水处理技术对N-甲基吡咯烷酮降解性能的比较；

图3是本发明中外加电压对N-甲基吡咯烷酮降解性能的影响；

图4是本发明与其他3个不同废水处理技术对吡啶降解性能的比较；

图5是本发明中利用电辅助的在属水平上的inoc、R0、R1、aR0、eR1、bR0、OR1细菌群落16S rRNA基因序列分类图；

图6不同外加电压下出水溶解氧浓度。

具体实施方式

|关于目标污染物及待处理水体|

如在此所述的，本文所针对的目标污染物为“含氮杂环化合物”，其具有环状结构，且成环的原子除碳原子外，还含有其它元素原子的化合物，称为杂环化合物。环中除碳原子外的其它元素的原子称为杂原子。比如含有呋喃、吡啶、噻唑、吡咯、嘧啶等杂环的化合物。

为了更好的对本发明的技术方案进行说明，本文以N-甲基吡咯烷酮为目标污染物，以下实施例中的待处理水体采用人工模拟废水，待处理废水组成为：Na₂HPO₄·12H₂O(1.45g L^-1)，NaH₂PO₄·2H₂O(0.46g L^-1)，MgSO₄·7H₂O(0.2g L^-1)，CaCl₂(0.05g L^-1)，CH₃COONa(0.8g L^-1)，微量元素(SL-4)1mL L^-1，N-甲基吡咯烷酮8.48mol L^-1。且为了更好体体现本发明技术方案的技术效果，模拟废水在使用前需要灭菌、除氧，首先模拟废水在高压蒸汽灭菌锅中以120℃灭菌40min后冷却至室温，随后通氮气15min除去水中溶解氧后方可使用。

|关于反应器|

如图1所示，本发明中提供的理含氮杂环化合物废水的装置，包括反应器以及设置于反应器外部的控温结构；所述反应器的一端设置进水口1、另一端设置出水结构，所述反应器内部设置有组装电极2，并填充有厌氧污泥3；按照反应器内由进水至出水的方向，所述的组装电极2依次设置有电化学阳极210、参比电极、电化学阴极230；其中，所述电化学阳极210为具有电催化产氧功能的电极材料；所述厌氧污泥需完全浸没阴、阳极表面。

所述反应器靠近底端的位置设置进水口1、靠近上端的位置设置出水结构；其中，靠近所述进水口1的上方设置有进水多孔隔板4；所述出水结构包括三相分离器5以及溢流槽6；所述控温结构为环抱设置于反应器外围的水浴层7；所述电化学阳极210由负载Ru、Ir氧化物的钛网与石墨毡网通过重叠构成，所述阴极230由钛网与石墨毡网通过重叠构成。

为了更好的对本发明的技术方案进行说明，以下实施例中的反应器具体规格尺寸如下：反应器为由内径为12cm、高度为25cm的圆柱形有机玻璃制作而成，有效体积为2.38L。反应器采取底部进水、上部溢流出水的方式，污染物N-甲基吡咯烷酮先通过阳极区域，再通过阴极区域。反应器外部设置水浴套层，保证冬季温度较低时的微生物活性，水浴套层采用下部进水、上部出水，循环保温，水浴温度保持在35±1℃。反应器下部设置多孔布水板，保持进水均匀。反应器上部设置三相分离器，不仅可以保持良好的出水水质，而且可以防止污泥缺失，保障反应器内部的泥量对于反应器处理效果的稳定具有重要作用，同时方便集气。上部设置溢流槽，进一步阻挡污泥，保证澄清的出水水质。阳极由负载Ru、Ir氧化物的钛网

与石墨毡

通过钛丝绑定构成，置于反应器的下部。阴极由普通钛网与石墨毡通过钛丝绑定构成，置于反应器中部。两电极间距为4cm，Ag/AgCl参比电极(+195mV vs标准氢电极SHE)置于阴、阳极之间，用于半电位的测定。阴、阳极电极固定好以后，在反应器中加入1.3L的厌氧污泥完全浸没阴、阳极表面，污泥浓度为21mg L^-1MLSS^-1。阴、阳极分别通过0.5mm的钛丝连接直流稳压电源的负、正极，反应器的电流、阴极电位以及阳极电位通过万用表测量。

|关于反应器中接种的厌氧污泥|

厌氧污泥取自污水处理厂，使用前需要经过培养，具体培养过程如下：首先利用去离子水对污泥以4500rpm进行离心清洗3min，清洗3遍以去除污泥中的杂质，然后用Na₂HPO₄·12H₂O(1.45g L^-1)，NaH₂PO₄·2H₂O(0.46g L^-1)，MgSO₄·7H₂O(0.2g L^-1)，CaCl₂(0.05g L^-1)，CH₃COONa(0.8g L^-1)、微量元素(SL-4)1mL L^-1配制的营养液在密闭容器中进行培养，温度保持在35±2℃，定期更换营养液。

实施例1-电辅助微好氧体系

本实施例中，利用上述反应器进行模拟废水处理的步骤如下：

1)接种污泥：在反应器内部接种污泥，所述污泥需完全浸没阴、阳极表面；

接种污泥为1.21mol m^-3d^-1的N-甲基吡咯烷酮驯化过的厌氧污泥，反应器的初始接种污泥浓度为21mg L^-1MLSS^-1，反应器有效体积为2.38L。

2)反应器启动阶段：向反应器中通入含有N-甲基吡咯烷酮的水体，其中N-甲基吡咯烷酮进水负荷按1.21mol m^-3d^-1、3.63mol m^-3d^-1和4.84mol m^-3d^-1的顺序提升，当负荷加到4.84mol m^-3d^-1，反应器运行稳定后，开始施加电压；

具体的电压按照0.1V、0.2V、0.3V、0.4V的顺序依次增加直至运行稳定；

期间保证乙酸钠浓度为800mg L^-1，温度保持在35±1℃。

3)菌种菌落结构优化阶段：将待处理水体通入反应器进行处理，期间按照阶梯式的方式将外电压值由0.4V提升至电极材料的析氧电压；具体的电压按照0.4V、0.45V、0.5V、0.6V、0.8V、1.0V、1.2V、1.4V、1.6V、1.8V的顺序依次增加直至运行稳定；期间保证乙酸钠浓度为800mg L^-1，温度保持在35±1℃。

其中，每个电压值下系统运行稳定后，递加到下一个电压值。

4)反应器启动成功以后，按N-甲基吡咯烷酮进水负荷为8.48mol m^-3d^-1，水力停留时间为20h，温度保持在35±1℃，在外加电压为1.6V下阳极催化析氧时运行，连续运行7d，测定降解效果。

对比例1-厌氧生物体系

本对比例基本同实施例1，区别之处仅在于不进行电辅助处理，具体的：

步骤1)同实施例1；

步骤2)反应器启动阶段：向反应器中通入含有N-甲基吡咯烷酮的水体，其中N-甲基吡咯烷酮进水负荷按1.21mol m^-3d^-1、3.63mol m^-3d^-1和4.84mol m^-3d^-1的顺序提升，当负荷加到4.84mol m^-3d^-1，反应器运行稳定后，继续保证直至达到与实施例1中的步骤2)与步骤3)耗时时间之和；

期间保证乙酸钠浓度为800mg L^-1，温度保持在35±1℃。

步骤3)反应器启动成功以后，按N-甲基吡咯烷酮进水负荷为8.48mol m^-3d^-1，水力停留时间为20h，温度保持在35±1℃，连续运行7d，测定降解效果。

实施例2

期间，分别测定不同外加电压(1.0V、1.2V、1.4V、1.4V、1.8V)后电辅助生物系统的出水中溶解氧(DO)浓度，以及作为对照的厌氧生物体系的出水中溶解氧(DO)浓度，分析在电辅助生物系统中阳极的析氧电位，探究微生物对阳极析氧电位的影响。

其结果如图6所示。在小于1.4V的外加电压下，电辅助生物组和厌氧生物对照组中出水的溶解浓度均为0.08±0.02mg L^-1。随着电压的增加，在1.6V的外加电压下，电辅助生物系统出水溶解氧浓度为0.59mg/L，而厌氧对照组出水中溶解氧浓度仅为0.07mg/L，表明此时电辅助生物系统中已经有溶解氧的产生，1.8V时溶解氧的浓度更高，此结果表明，在生物系统中加电，阳极的析氧电位会大大降低，外加电压加到1.6V左右即可产氧，微生物的催化作用对于系统通过阳极析氧反应降解NMP具有重要意义。

实施例3

为了进一步分析微生物群落的作用与变化，分别在反应器系统运行的不同阶段取出污泥样品inoc、R0、R1、aR0、eR1、bR0、OR1置于-20℃冰箱保存，用于测定微生物多样性。样品inoc代表接种污泥，R1、eR1、OR1分别代表电辅助生物系统加电前、加电后以及产氧后的样品，R0、aR0、bR0分别代表厌氧生物对照组三个阶段的样品。

如图5所示，测定并分析了细菌属水平下的微生物群落结构，接种污泥样品inoc中的优势属为Proteiniclasticum菌属，厌氧对照组R0、aR0、bR0的优势菌属分别为Bacteroidetes_vadinHA17菌属、Gaiellales菌属、Saccharimonadales菌属，电辅助生物系统R1、eR1、OR1的优势菌属分别为Proteiniclasticum菌属、Gaiellales菌属和Gaiellales菌属，表明电辅助系统与厌氧生物对照中的微生物群落结构有一定的差别。其中，Gaiellales菌属在接种污泥和厌氧生物系统中几乎没有，表明外加电压会促进Gaiellales菌属的代谢，因此，电辅助生物系统中Gaiellales菌属上升得比厌氧系统多。此外，Gaiellales菌属是一种兼性厌氧细菌，好氧的条件更有利于其代谢，故当阳极析氧以后，Gaiellales菌属丰度明显上升。Saccharimonadales菌属的变化趋势与Gaiellales菌属类似，但是在厌氧生物系统中也是处于上升的状态，表明Saccharimonadales菌属是一种耐NMP毒性的微生物，且其对环境变化的适应能力也比较强。

对比例2-电化学技术降解N-甲基吡咯烷酮

本对比例基本同实施例1，区别之处仅在于不进行生物辅助，具体的：

按N-甲基吡咯烷酮进水负荷为8.48mol m^-3d^-1，水力停留时间为20h，温度保持在35±1℃，在外加电压为1.6V下阳极催化析氧时运行，连续运行7d，测定降解效果。

对比例3-电辅助厌氧生物体系

本对比例基本同实施例1，区别之处仅在于不进行电辅助处理，具体的：

步骤1)同实施例1；

步骤2)同实施例1；

步骤3)菌种菌落结构优化阶段：将待处理水体通入反应器进行处理，期间按照阶梯式的方式将外电压值由0.4V提升至电极材料的析氧电压；具体的电压按照0.4V、0.45V、0.5V、0.6V、0.8V、1.0V、1.2V、1.4V的顺序依次增加直至运行稳定；期间保证乙酸钠浓度为800mg L^-1，温度保持在35±1℃。

其中，每个电压值下系统运行稳定后，递加到下一个电压值。

4)反应器启动成功以后，按N-甲基吡咯烷酮进水负荷为8.48mol m^-3d^-1，水力停留时间为20h，温度保持在35±1℃，在外加电压为1.4V下阳极催化析氧时运行，连续运行7d，测定降解效果。

对比例4-曝气辅助生物微好氧体系

本对比例基本同对比例1，区别之处仅在于，具体的：

步骤3)反应器启动成功以后，按N-甲基吡咯烷酮进水负荷为8.48mol m^-3d^-1，水力停留时间为20h，温度保持在35±1℃，连续运行，期间测定系统出水溶解氧浓度，并相应调节曝气量的大小，控制系统出水溶解氧浓度接近0.59mg/L。

系统通过曝气虽然可以达到微好氧的条件，但是反应器启动启动阶段缺少外电压的刺激，且同样缺少通过电刺激优化菌落结构的步骤，所以，需要经过大约相当于实施例1两倍甚至三倍的时间才能够达到比较合理的菌落结构；

此外，在反应器运行的前半段时间，对比例与实施例1的反应器内胞外分泌物SMPs和EPS中的多糖和蛋白质的含量均与原泥中的相差不多。随着反应进行，本对比例与实施例1的反应器内胞外分泌物SMPs和EPS中多糖与蛋白质含量逐渐发生了变化；具体的，而当实施例1中外加电压增加至1.4V以后，SMPs和TB-EPS中的多糖和蛋白质的含量均增加，而对比例1中所有的多糖和蛋白质含量均有所下降，原因是对照组一直以同样的条件运行，没有外加电压促进微生物的活性，系统没有变化，所以SMPs和EPS中的多糖和蛋白质的合成与分泌逐渐降低。最终导致，曝气辅助生物微好氧体系对于含N-甲基吡咯烷酮废水的处理效果差于电辅助微好氧体系。

Claims (6)

1.一种处理含氮杂环化合物废水方法，其特征在于，利用电辅助微生物进行含氮杂环化合物废水的处理，包括以下步骤：

1）接种污泥：在反应器内部接种污泥，所述污泥需完全浸没阴、阳极表面；

2）反应器启动阶段：向反应器中通入含有目标污染物的水体，且按照阶梯式的方式每隔一定时间提升水体中目标污染物的浓度，直至最终进水浓度为待处理水体中目标污染物的浓度的55%-60%；

随后等待系统运行至稳定；

开始施加外电压，且按照阶梯式的方式每隔一定时间提升电压值；直至最终电压大小为0.4V；利用电刺激，辅助含有污泥的反应器的启动；

随后等待系统运行至稳定；

3）菌种菌落结构优化阶段：将待处理水体通入反应器进行处理，期间按照阶梯式的方式将外电压值由0.4 V提升至电极材料的析氧电压；利用电刺激，辅助含有污泥的反应器内的菌落结构的优化；

4）水处理：将待处理水体通入反应器进行处理，同时施加一定电压辅助进行水处理；利用电刺激，辅助含有污泥的反应器内的微生物的水处理过程。

2.根据权利要求1所述的处理含氮杂环化合物废水方法，其特征在于，所述步骤1）中，反应器的初始接种污泥浓度为20-25 mg L^-1 MLSS^-1，反应器内部温度为35±1℃。

3.根据权利要求2所述的处理含氮杂环化合物废水方法，其特征在于，所述步骤2）中，外电压由0.1 V开始，按照0.05 V-0.1 V的增幅，逐渐递加到0.4 V；

其中，每个电压值下系统运行稳定后，递加到下一个电压值。

4.根据权利要求2所述的处理含氮杂环化合物废水方法，其特征在于，所述步骤3）中，外电压由0.4 V开始，按照0.05 V-0.2 V的增幅，逐渐递加到电极材料的析氧电压；

其中，每个电压值下系统运行稳定后，递加到下一个电压值。

5.据权利要求4所述的处理含氮杂环化合物废水方法，其特征在于，所述步骤3）中，外电压由0.4 V开始，按照0.05 V的增幅，逐渐递加0.6 V；然后由0.6 V开始，按照0.2 V的增幅，逐渐递加到电极材料析氧电压；

其中，所述0.4 V为电极材料析氧电压的30%。

6.根据权利要求1-5任一所述的处理含氮杂环化合物废水方法，其特征在于，进行电辅助时，所利用的阳极材料由负载有Ru、Ir氧化物的钛网与石墨毡网通过重叠构成，所利用的阴极材料由钛网与石墨毡网通过重叠构成；

所述析氧电压的选取范围为1.6~1.8 V。

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