CN113248005B - 一种利用交替微电场增强反硝化菌活性池及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用交替微电场增强反硝化菌活性池及方法，包括活性池本体、金属扇、时间继电器、第一石墨电极板和第二石墨电极板；金属扇包括金属转轴和若干片金属扇叶；每片金属扇叶均能悬挂电活性微生物膜；第一石墨电极板和第二石墨电极板沿周向交错均匀布设在金属扇外周的活性池内腔中；第一石墨电极板和第二石墨电极板通过时间继电器与电源正极相连接，形成交替微电场；电源负极与金属扇电连接。本发明通过交替微电场的作用，促进电活性生物膜的形成和微生物的生长，从而增强反硝化菌活性，提高反硝化速率；并且使用电极直接为反硝化过程提供电子，避免投加碳源，实现高效零碳处理低碳氮比水体。

Description

一种利用交替微电场增强反硝化菌活性池及方法

技术领域

本发明涉及低碳氮比水体处理技术领域，特别是一种利用交替微电场增强反硝化菌活性池及方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展以及人民生活水平的不断提高，生产结构和饮食习惯发生巨大变化，使得我国的水体具有低碳氮比的特点，即碳源不足、氮含量高，一般认为水体COD低于200mg/L，C/N低于8便是碳氮比低。根据统计数据，在全国127个大型的污水处理厂中，仅有不到10％的污水厂原水C/N＞4，尚可满足反硝化反应的生化要求。

也就是说，绝大多数水厂原水的C/N＜2.59，甚至更低，有的还不足1，具体来源及分布分别为：

农村污水：农村污水中含有大量的氮元素，并且由于农村地区排水设施建设不完善，导致的雨污混流现象发生，使得农村污水大多具有低碳氮比的特点，碳氮比约为1.4-3.0。

养猪场废水：养猪场废水处理过程中经过的一级好氧SBR去除了大量COD，将废水的C/N比降至1.0左右。

污水处理厂的进水：目前我国污水处理厂的进水已经从原本的3-5降至1.39-3.49左右。

上述数据已经比前几年降低了许多，说明了水体的碳氮比呈下降趋势(由于经济水平的不断提高，人们的饮食结构和消费习惯发生改变，导致了水体自身的含碳量不断减少)，如污水处理厂的进水碳氮比已经从早几年的3-5降至1-3左右，所以照这样的发展趋势，未来的较长时间内水体的碳氮比仍将持续走低。

目前，污水脱氮技术以生物膜法和活性污泥法为主，由于原水中的碳源不足，无法满足微生物的代谢消耗要求，微生物就会利用自身的内源物质进行反硝化反应，导致微生物活性降低、数量减少，不利于长期脱氮过程的进行。因此现行技术是需要额外投加碳源为反硝化反应提供电子供体，通过反硝化菌发生从硝态氮转化为氮气的脱氮过程。但是这些技术在实际运行过程，存在反硝化菌驯化周期长、反硝化菌死亡导致处理效果不稳定的问题，而且反硝化过程需要投加碳源，易造成二次污染和成本的增加，某些类型的碳源还具有一定存放风险，如乙醇。

因此，对于低碳氮比水体来说，亟需一种污水反硝化脱氮技术，以增强反硝化菌活性和避免碳源的投加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种利用交替微电场增强反硝化菌活性池及方法，该利用交替微电场增强反硝化菌活性池及方法在不需要额外投加碳源的同时，能够适用于碳氮比低至0.84的污染水体处理，且能够缩短驯化时间，保持反硝化菌的活性，处理效果好，满足运行成本低、能耗少、寿命长的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种利用交替微电场增强反硝化菌活性池，包括活性池本体、金属扇、时间继电器、第一石墨电极板和第二石墨电极板。

活性池本体具有密闭的活性池内腔。

金属扇同轴设置在活性池内腔的中心，包括金属转轴和若干片金属扇叶。金属转轴转动安装在活性池本体的轴线上，且能在驱动装置的作用下转动。若干片金属扇叶呈放射状均匀布设在金属转轴的外圆周。

每片金属扇叶均为网状结构，每片金属扇叶均能悬挂电活性微生物膜。

第一石墨电极板和第二石墨电极板的数量相等，沿周向交错均匀布设在金属扇外周的活性池内腔中。所有第一石墨电极板相串联形成第一正电极，所有第二石墨电极板相串联形成第二正电极。

时间继电器的输入端与电源正极相连接，时间继电器的输出端分别与相并联的第一正电极和第二正电极电连接。电源负极与金属扇电连接。

每片金属扇叶均呈波浪状。

每片金属扇叶上的网孔尺寸均为100目。

活性池本体的材质为混凝土，活性池本体包括圆柱筒和密封设置在圆柱筒两端的两个端盖。第一石墨电极板和第二石墨电极板均安装在活性池本体的端盖上，且每个第一石墨电极板和每个第二石墨电极板的外侧壁均与圆柱筒的内侧壁相贴合。

第一石墨电极板和第二石墨电极板的数量均为六块。

一种利用交替微电场增强反硝化菌活性的方法，包括如下步骤。

步骤1、通入含反硝化菌的水体：将含有反硝化菌的水体通入活性池本体的活性池内腔中。

步骤2、形成交替微电场：开启电源，每片金属叶片均作为负极，第一正电极和第二正电极在时间继电器的控制下，交替通电。因而，在活性池内腔中形成交替微电场。

步骤3、驯化反硝化菌：在交替微电场形成的同时，驱动装置驱动金属转轴转动，金属扇叶对含有反硝化菌的水体进行搅动，反硝化菌将成功驯化，附着在金属扇叶上，形成电活性微生物膜。

步骤4、处理低碳氮比水体：将待处理的碳氮比为0.84-8的低碳氮比水体，通入活性池本体中，电源保持供电，使得第一正电极和第二正电极交替通电，形成交替微电场。电源负极通过金属转轴给金属扇叶供电，为附着在金属扇叶上的反硝化菌直接提供电子，附着在金属扇叶上的反硝化菌能使得中待处理低碳氮比水体的硝态氮转化为氮气。金属扇保持匀速转动，搅动待处理低碳氮比水体，缩短水力停留时间。在交替微电场的作用下，反硝化菌活性能够得到增强。

步骤4中，通过检测进入活性池本体中待处理低碳氮比水体的实际碳氮比值，设置交替微电场的电流I，进而控制交替微电场的电场强度E。其中，I和E的具体计算公式如下：

其中，ε表示待处理低碳氮比水体的介电常数；n表示单位时间内转移的电子数；F表示法拉第常数；R表示电路总电阻；V表示水力停留时间内停留在活性池本体中的水体积；C表示进水NO₃ ^--N浓度，X表示进水碳氮比，η表示供电效率，t表示水力停留时间，m表示甲醇的分子量，r表示所求电场强度位置与活性池本体中心轴的距离，R₂表示圆柱筒内壁与活性池本体中心轴的距离，R₁表示金属转轴外侧壁面与活性池本体中心轴的距离；另外，U表示交替微电场的电压。

第一正电极和第二正电极交替通电的时间间隔为30s。

根据活性池本体处理后的出水水质要求，确定水力停留时间t。

本发明具有如下有益效果：

1、用电极电子直接代替碳源，既节约了成本，又避免了二次污染。碳源的作用一是作为微生物的基本骨架，二是作为反硝化反应的电子供体。本发明通过反硝化菌接受电极电子(电子供体)传递给硝态氮，完成反硝化脱氮过程。最重要的就是反硝化菌接受和传递电子的能力，而交替微电场能够激发反硝化菌的活性，也就增强了其接受电子的能力。因此，本发明在不需要额外投加碳源的同时，能够适用于碳氮比低至0.84的污染水体处理。

2、交替微电场主要是通过控制生物膜在适宜的厚度和结构，让绝大多数的反硝化菌能够得到电子；促进反硝化菌的新陈代谢，加快电子转移速率。交替微电场的作用有利于反硝化菌的繁殖和生长，可以缩短驯化时间，并且在运行过程中能够增强反硝化菌活性，维持较好的脱氮效果。

3、交替微电场和电极电子均采用微电流供电，约为0-3A，能耗低，可降低运行成本。

4、在驯化和处理过程中，通过金属转轴的转动，带动金属扇叶搅动水体，提高传质效率，缩短处理时间。

5、电流效率是在一定时间内，反硝化菌接受的电子量和电源供给电子量的比值，与反硝化菌接受电子的效率密切相关。与恒定电场相比，交替微电场能够提高电流效率主要是体现在增强反硝化菌的电子传递过程。一方面，反硝化菌的活性被激发，接受电子的能力变强，能够接受更多电源供给的电子，提高了电源电子的转化率；另一方面，细菌体内与反硝化反应相关的酶活性得到提升，加速催化反硝化过程，电子传递给硝酸根的速度变快。因此电子的利用效率大大提高，电流效率在碳氮比更低的情况下也能维持较高值。

附图说明

图1显示了本发明一种利用交替微电场增强反硝化菌活性池的结构示意图。

图2显示了本发明中交替微电场的电场交替变化示意图。

其中有：

1、活性池本体；2、金属转轴；3、金属扇叶；4、电源；5、时间继电器；6、交替微电场；7、第一石墨电极板；8、第二石墨电极板。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种利用交替微电场增强反硝化菌活性池，包括活性池本体1、金属扇、时间继电器5、第一石墨电极板7和第二石墨电极板8。

活性池本体具有密闭的活性池内腔，优选包括圆柱筒和密封设置在圆柱筒两端的两个端盖。活性池本体的材质优选为混凝土。

金属扇同轴设置在活性池内腔的中心，包括金属转轴2和若干片金属扇叶3。金属转轴转动安装在活性池本体的轴线上，且能在驱动装置的作用下转动。若干片金属扇叶呈放射状均匀布设在金属转轴的外圆周。本发明中，金属扇叶的数量优选为12片。

每片金属扇叶均为网状结构且优选呈波浪状，网孔尺寸均优选为100目；每片金属扇叶均能悬挂电活性微生物膜。

第一石墨电极板和第二石墨电极板的数量相等，本实施例中均优选为六块，沿周向交错均匀布设在金属扇外周的活性池内腔中。

在本实施例中，第一石墨电极板和第二石墨电极板均优选安装在活性池本体的端盖上，且每个第一石墨电极板和每个第二石墨电极板的外侧壁均与圆柱筒的内侧壁相贴合。

所有第一石墨电极板相串联形成第一正电极，所有第二石墨电极板相串联形成第二正电极。

时间继电器的输入端与电源正极相连接，时间继电器的输出端分别与相并联的第一正电极和第二正电极电连接，形成交替微电场；交替微电场参数优选为：电场强度0-120V/m，优选设置为电场强度94V/m；交替时间间隔优选为30秒。

电源负极与金属扇电连接，电源参数优选为：电流0-3A，电压0-30V，满足污水厂一级A排放标准的优选设置为电流2.3A，电压23V。

本发明中交替微电场作用机制如下：

(1)控制电活性生物膜的厚度，加速生物膜的演替过程，让更多反硝化菌得到电子

恒定电流的作用下通常会形成较厚的生物膜，较厚生物膜的上层微生物由于与电极距离较远、受下层微生物阻隔，不易得到电极提供的电子。在交替微电场的长期运行过程中，电场的周期性作用可以调节微生物群落结构和电子传递途径。反硝化菌被交替电场诱导生长，在这种作用的控制下，不锈钢扇叶上能够形成70-90μm左右的电活性微生物膜。通过微生物群落分析，表明了在交替微电场模式中，电极上的电子传递得到了有利的调节，形成了最适厚度的生物膜，达到最大电流密度。这种周期性发生变化的情况使微生物群落表现出更为复杂的生态相互作用，形成群体感应可以避免形成过厚和电子转移不良的生物膜。

根据生物膜的演替规律，底层微生物最先生长，也最先衰亡。但衰亡的微生物会增大电活性生物膜的电阻，不利于电子的传递。交替微电场提供的周期性电刺激能有效地促进生物膜的演替过程，加速老化生物膜的分解，从而让上层反硝化菌得到电子。

(2)增强电活性反硝化菌的活性，促进细菌新陈代谢及生长，加快电子转移速率

长时间的连续电场会导致盐晶的形成，从而降低反硝化菌的活性。而适当的周期性电刺激被认为能够促进微生物代谢。在交替微电场的驱动下，反硝化菌间歇地消耗自身代谢产物，如胞外聚合物(EPS)、聚-β-羟丁酸(PHB)等，这种方法加快了反硝化菌的新陈代谢，能够增强反硝化菌活性，提高酶的催化性能，加快电子转移速率，有利于细菌对硝酸盐污染物的降解。此外，交替的电驱动方式可以对功能微生物进行筛选和促进生长定殖，使反硝化菌在种群竞争中占有优势，具有更高的种群密度。

一种利用交替微电场增强反硝化菌活性的方法，包括如下步骤。

步骤1、通入含反硝化菌的水体：将含有反硝化菌的水体通入活性池本体的活性池内腔中。

步骤2、形成交替微电场：开启电源，每片金属叶片均作为负极，第一正电极和第二正电极在时间继电器的控制下，交替通电，优选时间间隔为30s。因而，在活性池内腔中形成交替微电场。

步骤3、驯化反硝化菌：在交替微电场形成的同时，驱动装置驱动金属转轴转动，此时，优选转速设置(也即驯化转速)为10r/h，金属扇叶对含有反硝化菌的水体进行搅动，反硝化菌将成功驯化，附着在金属扇叶上，形成电活性微生物膜。

步骤4、处理低碳氮比水体：将待处理的碳氮比为0.84-8的低碳氮比水体，通入活性池本体中，电源保持供电，使得第一正电极和第二正电极交替通电，形成交替微电场。电源负极通过金属转轴给金属扇叶供电，为附着在金属扇叶上的反硝化菌直接提供电子，附着在金属扇叶上的反硝化菌能使得中待处理低碳氮比水体的硝态氮转化为氮气。金属扇保持匀速转动，优选转速(也即运行转速)为5r/min，搅动待处理低碳氮比水体，缩短水力停留时间。在交替微电场的作用下，反硝化菌活性能够得到增强。本发明中，金属扇的运行转速小于驯化转速，优选为驯化转速的一半。

步骤4中，通过检测进入活性池本体中待处理低碳氮比水体的实际碳氮比值，设置交替微电场的电流I，进而控制交替微电场的电场强度E。其中，I和E的具体计算公式如下：

其中，ε表示待处理低碳氮比水体的介电常数；n表示单位时间内转移的电子数；F表示法拉第常数；R表示电路总电阻；V表示水力停留时间内停留在活性池本体中的水体积；C表示进水NO₃ ^--N浓度，X表示进水碳氮比，η表示供电效率，指输出电流比输入电流，为固定值，本实施例优选取值为70％，t表示水力停留时间，m表示甲醇的分子量，r表示所求电场强度位置与活性池本体中心轴的距离，R₂表示圆柱筒内壁与活性池本体中心轴的距离，R₁表示金属转轴外侧壁面与活性池本体中心轴的距离；另外，U表示交替微电场的电压。

步骤5、根据活性池本体处理后的出水水质要求，确定水力停留时间t。

在污水厂的应用应满足GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准，总氮不超过15mg/L，并且在尾水中氮元素基本以硝态氮的形式存在，因此可认为硝态氮排放浓度＜15mg/L。

实施例1：污水厂提标改造

以采用本发明所述的反硝化池处理100t尚未提标改造污水厂处理后的尾水为例，该尾水碳氮比约为2.6，NO₃ ^--N浓度20mg/L。

驯化：

(1)首先将含有反硝化菌的水体通入反硝化池中。

(2)打开电源，将电流控制在2.3A，电压设为23V，电场强度约为94V/m，一组电极先得到供电，产生电场，另一组电极无电，30s后在时间继电器的作用下，交替到另一组电极有电，本组电极无电，电场方向改变，电场强度大小不变，重复以上供电过程，形成交替微电场。

(3)在交替微电场的作用和金属扇叶10r/h的搅动下，反硝化菌能够成功驯化，附着在金属扇叶上，形成电活性微生物膜。

(4)驯化时间约为7-10天

运行：

(1)反硝化菌驯化成功后，将待处理的尾水通入反硝化池中，保持原有的供电方式，电源负极通过金属转轴给不锈钢扇叶供电，为反硝化菌直接提供电子，使其能够将水体中的硝态氮转化为氮气，并且转轴带动金属扇叶以5r/min的转速搅动水体，进一步缩短水力停留时间；在与电源正极相连的交替微电场的作用下，反硝化菌活性能够得到增强，维持在较高的脱氮效果。

(2)在一定范围内，电场强度和反硝化速率呈线性关系，可根据实际情况通过调节电流来控制电场强度，由公式计算，见下；

式中，ε表示水的介电常数为78.5，n表示转移电子数为6，F表示法拉第常数为96485C/mol，R表示电路电阻为10Ω，V表示处理水体体积为100m³，C表示进水NO₃ ^--N浓度为20mg/L，X表示进水碳氮比为2.6，η表示电流效率为70％，t表示水力停留时间为3h，m表示甲醇的分子量为32.04，r表示所求位置与池中心轴的距离，R₂表示池身内壁与池中心轴的距离为5m，R₁表示金属转轴外侧与池中心轴的距离为0.1m。

(3)经过一定水力停留时间，优选情况约为3h，水体水质可达到10mg/L左右，满足排放标准。

持续处理结果(C/N＝2.6时)如表1所示，从表1可以看出，电流和电场强度呈线性关系，在一定范围内，随着电场强度的增强NO₃ ^--N去除率呈现上升趋势，当电流强度约为2.3A时，NO₃ ^--N去除率基本达到顶峰。

表1电场强度、电流与NO₃ ^--N去除率的关系

注：水力停留时间为6h

实施例2：受到污染物毒性冲击

在解决实施例1的过程中，污水处理系统易受到来水污染物的毒性干扰，污染物浓度过高或者水中含有不明毒物，都会对微生物带来冲击。反硝化菌死亡或活性降低导致电活性微生物膜脱落、开裂，影响脱氮效果。

为了保证出水达到污水厂排放标准，相较于先前设计的一种用于城市污水脱氮的反硝化生物转盘(表2)，本发明通过附加交替微电场，解决了原先无法解决的问题，在遇到污染物毒性冲击时，通过交替微电场对反硝化菌的刺激，增强反硝化菌的活性，提升系统面对污染冲击的能力。

具体实施过程如实施例1所示，若遇到较强污染冲击可调节电流以适当增强电场强度，相较于实施例1增大10％的电流。

表2本发明与一种用于城市污水脱氮的反硝化生物转盘、现行工艺的对比

由上可见，本发明利用交替微电场增强反硝化菌活性，促进生物膜的形成和微生物的生长，能够缩短驯化周期，维持稳定处理效果，而且应用到处理低碳氮比水体处理中，能够发挥其无需投加碳源、避免二次无污染、节约成本，运行稳定，启动时间短等优点，解决了我国大部分水体的脱氮问题，为水处理领域提供一种新方法。

另外，本发明与一种用于城市污水脱氮的反硝化生物转盘在碳氮比处理效果方面，对比分析如下：一种用于城市污水脱氮的反硝化生物转盘，能够处理的城市污水最低C/N为3，NO₃ ^--N去除速率最高可达73.5g m^-3d^-1；本发明可零碳源投入处理C/N>0.84的水体(低于0.84微生物无法生长)，在交替微电场参数为优选的条件下，处理情况见下表：

上述电流效率是指反硝化菌能够接受的电子量比设备给出的电子总量。

2、交替微电场

交替微电场对电活性微生物的电子转移起到有利的调节作用，并且有益于细菌之间的相互作用。而长时间的直流供电会使微生物寿命缩短、代谢活力降低，采用交替微电场可以降低直流供电对微生物活性的负面影响，因此能够缩短反硝化细菌的驯化时间。此外，与连续供电相比具有更好硝态氮去除效果，同时可节约大量的能源、降低成本。

(1)交替方式

通过时间继电器控制2组石墨电极板交替供电使用，时间间隔30s，从而产生2组方向不同的电场，电场强度由中间向边缘增强，在边缘处达到最大。交替过程中，反硝化菌所受电场方向呈周期性变化，促进电子转移的过程，增强反硝化菌的电化学活性，更有利于反硝化反应的进行。

(2)处理效果的比较：C/N＝3、交替微电场条件为优选的条件下

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用交替微电场增强反硝化菌活性池，其特征在于：包括活性池本体、金属扇、时间继电器、第一石墨电极板和第二石墨电极板；

活性池本体具有密闭的活性池内腔；

金属扇同轴设置在活性池内腔的中心，包括金属转轴和若干片金属扇叶；金属转轴转动安装在活性池本体的轴线上，且能在驱动装置的作用下转动；若干片金属扇叶呈放射状均匀布设在金属转轴的外圆周；

每片金属扇叶均为网状结构，每片金属扇叶均能悬挂电活性微生物膜；

第一石墨电极板和第二石墨电极板的数量相等，沿周向交错均匀布设在金属扇外周的活性池内腔中；所有第一石墨电极板相串联形成第一正电极，所有第二石墨电极板相串联形成第二正电极；

时间继电器的输入端与电源正极相连接，时间继电器的输出端分别与相并联的第一正电极和第二正电极电连接；电源负极与金属扇电连接；

活性池本体中能通入碳氮比为0.84-8的低碳氮比水体，在不需要额外投加碳源的同时，能够适用于碳氮比低至 0.84 的污染水体处理；

第一正电极和第二正电极在时间继电器的控制下，交替通电，能在活性池内腔中形成交替微电场；在交替微电场形成的同时，驱动装置驱动金属转轴转动，金属扇叶对含有反硝化菌的水体进行搅动，反硝化菌将成功驯化，附着在金属扇叶上，形成电活性微生物膜；电源负极通过金属转轴给金属扇叶供电，为附着在金属扇叶上的反硝化菌直接提供电子，附着在金属扇叶上的反硝化菌能使得待处理低碳氮比水体的硝态氮转化为氮气；金属扇保持匀速转动，搅动待处理低碳氮比水体，缩短水力停留时间；在交替微电场的作用下，反硝化菌活性能够得到增强。

2.根据权利要求1所述的利用交替微电场增强反硝化菌活性池，其特征在于：每片金属扇叶均呈波浪状。

3.根据权利要求1所述的利用交替微电场增强反硝化菌活性池，其特征在于：每片金属扇叶上的网孔尺寸均为100目。

4.根据权利要求1所述的利用交替微电场增强反硝化菌活性池，其特征在于：活性池本体的材质为混凝土，活性池本体包括圆柱筒和密封设置在圆柱筒两端的两个端盖；第一石墨电极板和第二石墨电极板均安装在活性池本体的端盖上，且每个第一石墨电极板和每个第二石墨电极板的外侧壁均与圆柱筒的内侧壁相贴合。

5.根据权利要求1所述的利用交替微电场增强反硝化菌活性池，其特征在于：第一石墨电极板和第二石墨电极板的数量均为六块。

6.一种利用交替微电场增强反硝化菌活性的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、通入含反硝化菌的水体：将含有反硝化菌的水体通入活性池本体的活性池内腔中；

步骤2、形成交替微电场：开启电源，每片金属叶片均作为负极，第一正电极和第二正电极在时间继电器的控制下，交替通电；因而，在活性池内腔中形成交替微电场；

步骤3、驯化反硝化菌：在交替微电场形成的同时，驱动装置驱动金属转轴转动，金属扇叶对含有反硝化菌的水体进行搅动，反硝化菌将成功驯化，附着在金属扇叶上，形成电活性微生物膜；

步骤4、处理低碳氮比水体：将待处理的碳氮比为0.84-8的低碳氮比水体，通入活性池本体中，电源保持供电，使得第一正电极和第二正电极交替通电，形成交替微电场；电源负极通过金属转轴给金属扇叶供电，为附着在金属扇叶上的反硝化菌直接提供电子，附着在金属扇叶上的反硝化菌能使得待处理低碳氮比水体的硝态氮转化为氮气；金属扇保持匀速转动，搅动待处理低碳氮比水体，缩短水力停留时间；在交替微电场的作用下，反硝化菌活性能够得到增强。

7.根据权利要求6所述的利用交替微电场增强反硝化菌活性的方法，其特征在于：步骤4中，通过检测进入活性池本体中待处理低碳氮比水体的实际碳氮比值，设置交替微电场的电流I，进而控制交替微电场的电场强度E；其中，I和E的具体计算公式如下：

其中，ε表示待处理低碳氮比水体的介电常数；n表示单位时间内转移的电子数；F表示法拉第常数；R表示电路总电阻；V表示水力停留时间内停留在活性池本体中的水体积； C表示进水NO₃ ^--N浓度，X表示进水碳氮比，

表示供电效率，t表示水力停留时间，m表示甲醇的分子量，r表示所求电场强度位置与活性池本体中心轴的距离，R₂表示圆柱筒内壁与活性池本体中心轴的距离，R₁表示金属转轴外侧壁面与活性池本体中心轴的距离；另外，U表示交替微电场的电压。

8.根据权利要求6所述的利用交替微电场增强反硝化菌活性的方法，其特征在于：第一正电极和第二正电极交替通电的时间间隔为30s。

9.根据权利要求6所述的利用交替微电场增强反硝化菌活性的方法，其特征在于：根据活性池本体处理后的出水水质要求，确定水力停留时间t。

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