一种电解催化生物脱氮反应器

本发明涉及污水处理，更具体的说是涉及一种电解催化生物脱氮反应器

背景技术：

1、由于工业废水和城镇污水的大量排放，导致水源已受到较为严重的污染，硝酸氮含量超标的水源中往往伴随着微量有机物浓度超标，使得此种水源水质的净化难度更加增大，对人体健康和工农业生产也造成较为持久的负面影响。人们在生活和生产过程中排放出来的污染物对源水水质的污染已经愈演愈剧，源水受污染的程度越来越严重，水中有机物质逐渐增多。同时，随着水质分析技术逐渐改进，水源和饮用水中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加，人们在饮用水的水质净化中又碰到了新问题。针对源水中出现的新污染问题，人们就开始着手对水质净化的新技术进行了研究，并且已经有很多技术在实际生产中应用。

2、目前，微污染水源的主要处理技术有：物理法、化学法、生物法等。物理、化学法包括吸附法、混凝沉淀法以及膜分离法等，其中吸附法只能转移微污染物，并没有将其分解和消除；混凝沉淀法是通过投加混凝剂使水中胶体和细小悬浮物聚集成絮凝体，再通过沉淀进行固液分离，常常会引入二次污染；膜分离法是存在着造价高、能耗高、选择性差的缺点。生物法是利用微生物的代谢作用，将水中有机污染物及酸碱盐等转化成无机的co2、h2o和n2，达到净化的目的，但由于有些原水中的有机物和酸碱盐浓度较低以及微生物的生存环境等多种不确定因素的影响，导致单一的生物处理技术效率低，效果差，水中存在的难降解有机物对微生物的活性产生抑制作用，使生物处理过程难以有效运行。

3、因此，如何提供一种电解催化生物脱氮反应器，利用电化学的电子转移与生物氧化还原作用相结合，弥补化学法和生物法单独处理微污染水源过程中的不足，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种电解催化生物脱氮反应器，结合化学法和生物法对微污染水源进行处理。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种电解催化生物脱氮反应器，包括反应器本体和与其相连的外部电源，在所述反应器本体的内腔通过第一隔墙分隔为厌氧反应室和好氧反应室，所述第一隔墙上开设有第一引流孔，所述厌氧反应室和所述好氧反应室内均固定有水流推进器；

4、所述厌氧反应室的外侧壁上开设有进水口；所述厌氧反应室内固定有单位阴极；

5、所述好氧反应室的外侧壁上开设有出水口；所述好氧反应室内固定有单位阳极；所述单位阳极和所述单位阴极通过导线并联，所述导线与所述外部电源电性连接。

6、通过以上技术方案，本发明提供的电解催化生物脱氮反应器，分别在传统缺氧-好氧生物降解反应器中置入电化学阴极极板和阳极极板，能有效提高生物脱氮的效率，降低对环境的污染，对水质变动有较强的适应性，污泥沉降性能良好，易于维护管理和运行，脱氮效率高，占地面积小。

7、优选的，在上述一种电解催化生物脱氮反应器中，所述进水口与所述第一引流孔错位布置，所述第一引流孔与所述出水口错位布置。待处理的污水在厌氧反应室和好氧反应室内呈s形流动路径，能在极板上进行有效的氧化还原反应，同时可以适应水质的变动。

8、优选的，在上述一种电解催化生物脱氮反应器中，所述好氧反应室底端固定连接有曝气装置。将外界的氧气强制向好氧反应室中转移，使好氧反应室内获得足够的溶解氧。

9、优选的，在上述一种电解催化生物脱氮反应器中，所述单位阴极由石墨材料组成，所述单位阴极的数量不少于为两个。阴极上的还原反应可促进反硝化反应的进行，使更多的硝酸盐与亚硝酸盐转化为n2、n2o、no排出。

10、优选的，在上述一种电解催化生物脱氮反应器中，所述单位阳极由多块具有催化功能的金属组成，所述单位阳极的数量不少于为两个。阳极上的氧化作用可以促进硝化反应的进行，通过阳极的电解反应对待处理污水中的有机物进行电解，产生溶解性co2，同时在阳极通过电解水产生o2，可以提高好氧池的溶解氧浓度。

11、优选的，在上述一种电解催化生物脱氮反应器中，所述好氧反应室的内腔通过第二隔墙分隔为第一好氧反应室和第二好氧反应室，所述第一好氧反应室通过所述第一引流孔与所述厌氧反应室连通，所述第二隔墙上开设有第二引流孔，所述第二好氧反应室外侧壁上开设有出水口。多个好氧反应室能对微污染的水源做彻底的氧化反应，对污水中的有机物进行充分电解。

12、优选的，在上述一种电解催化生物脱氮反应器中，所述进水口与所述第一引流孔错位布置，所述第一引流孔与所述第二引流孔错位布置，所述第二引流孔与所述出水口错位布置。使污水在反应器内呈s形的流动路径，在反应室内进行充分的氧化还原反应。

13、优选的，在上述一种电解催化生物脱氮反应器中，所述外部电源上固定连接有可调节电阻。可以根据需要调节反应器中阴阳极电流密度，在相同ph条件下，合适的电流密度不仅能提高反硝化细菌的活性及反硝化性能，还能在超出最佳ph范围时有效地提高反硝化细菌对ph的抵抗能力。

14、优选的，在上述一种电解催化生物脱氮反应器中，所述单位阴极进行还原反应。使更多的硝酸盐与亚硝酸盐转化为n2、n2o、no排出。

15、优选的，在上述一种电解催化生物脱氮反应器中，所述单位阳极进行氧化反应。促进硝化反应的进行，反应式为：c2h6oh+7o2＝6co2+3h2o，产生的co2可为反应区中的硝化、反硝化菌提供无机碳源；同时可以提高好氧反应室内的溶解氧浓度，反应式为：2h2o＝o2+4h++4e-。微生物可充分利用电化学产生的氧气、氢气及电子供体，维持自身生长和硝化反硝化脱氮反应的进行，在生物和电化学双重作用下降解污染物。

16、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种电解催化生物脱氮反应器，具有以下有益效果：

17、1、单位阴极将厌氧微生物富集于电极表面生长，提高厌氧反应室内污泥的浓度；单位阳极的氧化功能将还原后的有机污染物进行进一步降解，进一步降低毒性，提高污染物的生物可降解性。

18、2、电化学辅助技术具有便于维修、成本低廉、设备简单、不造成二次污染等优点，有机污染物降解能够合理且有效对生态环境进行保护，能将氮类有机物深度转化为生物低无毒性的降解产物，增强生物法处理偶氮有机废水的效率和速率，将化学法和生物法相结合，对微污染水源进行深度处理。

19、3、单位阴极和单位阳极采用组合式置于缺氧反应室和好氧反应室，可根据现有设备中缺氧区和好氧区的情况合理定制单位阴极和单位阳极的尺寸，进行改造；同时，单位阴极和单位阳极根据实际使用情况还可以灵活更换，维护更加方便快捷。

技术特征：

1.一种电解催化生物脱氮反应器，包括反应器本体(1)和外部电源(9)，其特征在于，在所述反应器本体(1)的内腔通过第一隔墙(15)分隔为厌氧反应室(2)和好氧反应室(3)，所述第一隔墙(15)上开设有第一引流孔(12)，所述厌氧反应室(2)和所述好氧反应室(3)内均固定有水流推进器(11)；

2.根据权利要求1所述的一种电解催化生物脱氮反应器，其特征在于，所述进水口(6)与所述第一引流孔(12)错位布置，所述第一引流孔(12)与所述出水口(7)错位布置。

3.根据权利要求1所述的一种电解催化生物脱氮反应器，其特征在于，所述好氧反应室(3)底部固定连接有曝气装置(13)。

4.根据权利要求1所述的一种电解催化生物脱氮反应器，其特征在于，所述单位阳极(5)由具有催化功能的金属组成，所述单位阳极(5)的数量不少于两个。

5.根据权利要求1所述的一种电解催化生物脱氮反应器，其特征在于，所述单位阴极(4)由石墨材料组成，所述单位阴极(4)的数量不少于两个。

6.根据权利要求1所述的一种电解催化生物脱氮反应器，其特征在于，所述好氧反应室(3)的内腔通过第二隔墙(16)分隔为第一好氧反应室(31)和第二好氧反应室(32)，所述第一好氧反应室(31)通过所述第一引流孔(12)与所述厌氧反应室(2)连通，所述第二隔墙(16)上开设有第二引流孔(14)，所述第二好氧反应室(32)外侧壁上开设有出水口(7)。

7.根据权利要求6所述的一种电解催化生物脱氮反应器，其特征在于，所述进水口(6)与所述第一引流孔(12)错位布置，所述第一引流孔(12)与所述第二引流孔(14)错位布置，所述第二引流孔(14)与所述出水口(7)错位布置。

8.根据权利要求1所述的一种电解催化生物脱氮反应器，其特征在于，所述外部电源(9)上电性连接有可调节电阻(10)。

9.根据权利要求1所述的一种电解催化生物脱氮反应器，所述单位阴极(4)进行还原反应，所述单位阳极(5)进行氧化反应。

技术总结本发明公开了一种电解催化生物脱氮反应器，涉及污水处理技术领域，包括反应器本体和与其相连的外部电源，在反应器本体的内腔通过第一隔墙分隔为厌氧反应室和好氧反应室，第一隔墙上开设有第一引流孔；厌氧反应室的外侧壁上开设有进水口；厌氧反应室内固定有单位阴极和水流推进器；好氧反应室的外侧壁上开设有出水口；好氧反应室内固定有单位阳极和水流推进器；单位阳极和单位阴极通过导线并联，导线连接在外部电源上。本发明在传统缺氧‑好氧生物降解反应器中置入电化学阴极极板和阳极极板，能有效提高生物脱氮的效率，降低对环境的污染，对水质变动有较强的适应性，污泥沉降性能良好，易于维护管理和运行，脱氮效率高，占地面积小。技术研发人员：裴炎炎,陈景镇,潘纯涛,邹杨辰攀受保护的技术使用者：福建工程学院技术研发日：技术公布日：2024/8/1