本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體講就是涉及一種電解-同步硝化反硝化脫氮改良工藝的裝置，采用電化學與生物法相結(jié)合的技術(shù)處理難降解含氮廢水，特別適用于電鍍廢水濃縮液的高效脫氮處理。

背景技術(shù)：

電鍍廢水包括鍍前處理、鍍覆過程、鍍后處理、地坪流水及設備冷卻用水等整個電鍍生產(chǎn)過程中排出的廢水。我國每年排出的電鍍廢水量較大，成分復雜，危害性極大，迫切需要處理。目前，國內(nèi)普遍采用“氧化破氰+化學沉淀+UF+RO”的組合工藝處理電鍍廢水，該工藝最終出水可滿足回用水要求，但產(chǎn)生的反滲透濃縮液中除了含有重金屬離子外，還常含有氨氮、有機氮、磷、難降解有機物等，處理難度大，尤其是現(xiàn)在國家環(huán)保標準新增加了電鍍廢水總氮達標排放的要求，使得電鍍廢水濃縮液的總氮達標排放問題成為當前的行業(yè)難題之一。

目前，國內(nèi)一般采用傳統(tǒng)的硝化反硝化生物脫氮，即在好氧及堿度充足條件下通過硝化菌的作用將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮，在缺氧及充足的碳源條件下，反硝化菌將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氣態(tài)氮從水中去除。雖然傳統(tǒng)硝化反硝化工藝技術(shù)成熟，應用范圍廣，但脫氮效率不高，為了提高脫氮效率，后來又出現(xiàn)了新型的生物脫氮工藝，如短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、同步硝化反硝化等工藝，但不管是傳統(tǒng)脫氮工藝還是新型脫氮工藝，負責脫氮的微生物主要是硝化菌和反硝化菌，由于這兩種菌體生長環(huán)境的差異，使得硝化和反硝化這兩個過程不能同時發(fā)生，一般是將硝化過程和反硝化過程分離開來，使得工藝冗長、占地面積大，一般還需要進行污泥回流和硝化液回流，且如果硝化階段堿度不夠，還需要外加堿，使得投資成本和運行費用高。

新型的同步硝化反硝化脫氮工藝是指硝化反應和反硝化反應在同一反應器內(nèi)同步進行的新型工藝，不僅克服了傳統(tǒng)工藝硝化和反硝化過程在兩個不同的反應器內(nèi)進行的不足，而且在降低能耗方面具有突出的優(yōu)勢，如可以減少反硝化設備，節(jié)省基建費用，而且反硝化過程產(chǎn)生的堿可部分中和硝化過程產(chǎn)生的酸，減少堿液的消耗，能有效地保持反應器中pH穩(wěn)定等。因此，同步硝化反硝化脫氮工藝已成為廢水處理領(lǐng)域的研究熱點。目前，一般是通過生物膜、顆粒污泥的形式實現(xiàn)同步硝化反硝化，其中以生物膜的形式最為常見，但是一般的生物膜反應器存在掛膜效果差、對難降解的含氮廢水(如氨氮和有機氮同時存在的電鍍廢水濃縮液)的脫氮效率低的問題。因此，亟待需要開發(fā)高效的生物膜反應器以實現(xiàn)同步硝化反硝化脫氮。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有同步硝化反硝化的生物膜反應器掛膜效果差、對難降解的含氮廢水的脫氮效率低的問題，提供一種電解-同步硝化反硝化脫氮改良工藝的裝置，通過設置改良的電解裝置，首先電解電鍍廢水濃縮液產(chǎn)生氫氣和氧氣，并將廢水中原有的難降解有機物轉(zhuǎn)化為可利用碳源，為生物膜反應器實現(xiàn)同步硝化反硝化創(chuàng)造有利條件，大幅度提高脫氮效率，使最終出水總氮降低至20mg/L以下。

技術(shù)方案

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明設計一種電解-同步硝化反硝化脫氮改良工藝的裝置，其特征在于：它包括原水池、電解池、生物膜反應器、產(chǎn)水池。

原水池與電解池連接，連接管路上裝有進水泵；電解池的輸出端與生物膜反應器連接，且生物膜反應器的輸出端連接電解池的進水端，連接管路上裝有回流泵；生物膜反應器的輸出端連接產(chǎn)生池。

進一步，所述電解池中間設有隔板，隔板的底部設有小孔，便于廢水順利通過；隔板的主要作用是將電解池的陽極室與陰極室隔開，其中，陽極室中主要設有多組石墨板組成的陽極組，陰極室中主要設有多組多孔不銹鋼板組成的陰極組；陽極室與陰極室之間通過導線連接有低壓直流電源。另外，陰極室設有制氮器，為陰極室中補充一定量的氮氣，維持陰極室中的缺氧或厭氧環(huán)境。

進一步，所述生物膜反應器中設有大比表面積的纖維填料與微孔曝氣器，其中，纖維填料的直徑為20～100mm，微孔曝氣器與鼓風機連接。

有益效果

本發(fā)明通過在生物膜反應器的前面設置改良型的電解裝置，通過陽極反應可將電鍍廢水濃縮液中的有機氮氧化為氨氮、亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮，將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮，并將廢水中原有的難降解有機物氧化為可利用的碳源，然后通過陰極的還原反應產(chǎn)生氫氣，為后續(xù)的脫氮過程提供電子供體，為后續(xù)生物膜反應器實現(xiàn)同步硝化反硝化創(chuàng)造有利條件，大幅度提高脫氮效率，使最終出水總氮降低至20mg/L以下，并節(jié)約了外加碳源，運行成本低。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明實施例的工藝流程圖。

附圖2是本發(fā)明實施例的設備連接關(guān)系示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步說明。

實施例

如附圖2所示，用于上述電解-同步硝化反硝化脫氮改良工藝的專用裝置，其特征在于：它包括原水池1、電解池3、生物膜反應器9、產(chǎn)水池14。

原水池1與電解池3連接，連接管路上裝有進水泵2；電解池3的輸出端與生物膜反應器9連接，且生物膜反應器9的輸出端連接電解池3的進水端，連接管路上裝有回流泵13；生物膜反應器9的輸出端連接產(chǎn)生池14。

所述電解池3中間設有隔板4，隔板4的底部設有小孔，便于廢水順利通過；隔板4的主要作用是將電解池3的陽極室5與陰極室6隔開，其中，陽極室5中主要設有多組石墨板組成的陽極組，陰極室6中主要設有多組多孔不銹鋼板組成的陰極組；陽極室5與陰極室6之間通過導線連接有低壓直流電源7。另外，陰極室6設有制氮器8，為陰極室6中補充一定量的氮氣，維持陰極室(6)中的缺氧或厭氧環(huán)境。

所述生物膜反應器9中設有大比表面積的纖維填料10與微孔曝氣器12，其中，纖維填料的直徑為20～100mm，微孔曝氣器12與鼓風機11連接。

利用上述專用裝置進行電解-同步硝化反硝化脫氮改良工藝過程如下：

第一步，含有總氮(主要是氨氮和有機氮，二者所占比例為0.5:2)在100～300mg/L之間、難降解有機物COD在100～500mg/L之間的電鍍廢水(深度處理后的濃縮液)進入電解池的陽極室，經(jīng)陽極電解反應(氧化反應)產(chǎn)生氧氣，該部分的氧氣與回流液中的氧共同作為氧化劑，將廢水中的有機氮氧化為氨氮、亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮，將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮，并將廢水中原有的難降解有機物氧化為可利用的碳源。

第二步，第一步的陽極出水進入電解池的陰極室，進行還原反應產(chǎn)生氫氣，在氮氣的保護作用下，陰極室形成缺氧或厭氧環(huán)境，使得陰極上附著的少量反硝化微生物利用產(chǎn)生的氫氣(電子供體)將廢水中的硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮進行還原，但由于陰極上的反硝化微生物量較少，因此，電解過程產(chǎn)生的氫氣有剩余，短時間內(nèi)剩余氫氣基本以溶解態(tài)的形式進入生物膜反應器。

第三步，上述的陰極出水進入生物膜反應器，設置反應系統(tǒng)內(nèi)的溫度為20～35℃，通過鼓風機進行限氧曝氣，控制系統(tǒng)中的溶解氧濃度在0.5～1.5mg/L之間，使得系統(tǒng)中的生物膜從表面到內(nèi)部依次形成好氧、缺氧和厭氧環(huán)境，分別為硝化細菌、反硝化細菌提供適宜的生長環(huán)境，其中，好氧區(qū)的硝化細菌可將廢水中剩余的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮，缺氧或厭氧區(qū)的反硝化細菌利用水中的氫氣與有效的碳源將亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮氣逸出系統(tǒng)，從而實現(xiàn)同步硝化反硝化脫氮。