一種強(qiáng)化污水脫氮除磷效率同時(shí)產(chǎn)電的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理和能源回收領(lǐng)域，具體涉及微生物強(qiáng)化污水中氮磷污染物的去除，同時(shí)產(chǎn)生一定量的電能，且不干擾傳統(tǒng)污水處理工藝的污水處理方法。
技術(shù)背景
[0002]目前，含氮、磷污染物的過(guò)度排放被公認(rèn)為是造成世界范圍內(nèi)水體富營(yíng)養(yǎng)化和生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的脫氮除磷技術(shù)已成為當(dāng)前污水處理技術(shù)領(lǐng)域的研宄重點(diǎn)。
[0003]但是，由于城市污水的脫氮除磷處理工藝大都是將厭氧、缺氧和好氧三種不同的環(huán)境條件交替運(yùn)行，生物反應(yīng)池中會(huì)存在例如兼性厭氧發(fā)酵細(xì)菌、反硝化菌、好氧聚磷菌等多種適合于不同環(huán)境的微生物。不同種類的微生物菌群共存于同一污泥系統(tǒng)中，必然存在細(xì)菌之間不同泥齡和碳源的競(jìng)爭(zhēng)。由于上述矛盾的存在，系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)不同功能的三種菌的最佳生長(zhǎng)條件，因此污水處理工藝一般不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)氮磷的高效去除。
[0004]為解決污水處理碳源不足引起的氮磷難以同時(shí)高效去除的問(wèn)題，研宄者們進(jìn)行了工藝改良:針對(duì)碳源不足采取的措施，如補(bǔ)充碳源、改變進(jìn)水方式等。然而，基于對(duì)傳統(tǒng)工藝流程及反應(yīng)器改良的新工藝，需要另設(shè)龐大復(fù)雜的水處理構(gòu)筑物，所占的體積空間大，而且增加了運(yùn)行成本和操作控制難度；基于新的微生物學(xué)和生物化學(xué)理論開發(fā)出的新型工藝，如何進(jìn)行微生物的篩選、培育以及如何通過(guò)合理控制來(lái)保持它們?cè)谒幚硐到y(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)地位都是難點(diǎn)。
[0005]此外，國(guó)內(nèi)外對(duì)污水處理工藝的研宄多聚焦在單純的污水處理，忽略了廢水中能源的回收，因此，如何利用更簡(jiǎn)單、易行、低成本的裝置實(shí)現(xiàn)污水脫氮除磷同時(shí)產(chǎn)生新能源成為污水處理的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種耗能低、處理效率高、運(yùn)行成本低、無(wú)二次污染的新型生物脫氮除磷處理方法，該方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)厭氧釋磷過(guò)程和缺氧反硝化過(guò)程對(duì)化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)需求的優(yōu)化分配，強(qiáng)化現(xiàn)有污水處理工藝出水水質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生電能。
[0007]本發(fā)明強(qiáng)化脫氮除磷效率同時(shí)產(chǎn)電的廢水生物處理方法，包括以下步驟:
[0008]I)將紙殼碳、碳?xì)帧⑻疾?、石墨泡沫等?dǎo)電材料設(shè)于污水處理工藝的厭氧區(qū)；
[0009]2)將紙殼碳、碳?xì)帧⑻疾?、石墨泡沫等?dǎo)電材料設(shè)于污水處理工藝的缺氧區(qū)；
[0010]3)厭氧區(qū)導(dǎo)電材料做為陽(yáng)極，缺氧區(qū)導(dǎo)電材料做為陰極，陽(yáng)極和陰極通過(guò)外導(dǎo)線和外接負(fù)載相連，形成閉合回路；
[0011]4)廢水進(jìn)水厭氧池中，微生物氧化有機(jī)碳，釋放電子和質(zhì)子，同時(shí)充分釋磷；廢水進(jìn)入缺氧池中，反硝化菌和反硝化聚磷菌在低碳源或無(wú)碳源的情況下，接收厭氧區(qū)通過(guò)外電路傳遞到缺氧區(qū)陰極的電子，和通過(guò)水流傳遞給陰極的質(zhì)子，將污水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮?dú)?，降低了反硝化微生物與除磷微生物在COD上的競(jìng)爭(zhēng)；廢水進(jìn)入好氧池中，在微生物作用下，發(fā)生氨化、硝化以及聚磷菌過(guò)量吸磷等反應(yīng)。
[0012]所述工藝中的陽(yáng)極導(dǎo)電材料可以是由任何形式的易于微生物附著且導(dǎo)電性能好的材料組成。
[0013]所述工藝中的陰極導(dǎo)電材料可以是由任何形式的易于微生物附著且導(dǎo)電性能好的材料組成。
[0014]所述工藝中的陽(yáng)極電極，為縮短陰、陽(yáng)極之間距離降低內(nèi)阻，提高輸出功率，陽(yáng)極電極排布在厭氧池末端最靠近厭氧池出水口的一端向缺氧池進(jìn)水口的方向。
[0015]所述工藝中的陰極電極，為縮短陰、陽(yáng)極之間距離降低內(nèi)阻，提高輸出功率，陰極電極排布在缺氧池初始端靠近缺氧池進(jìn)水口開始向厭氧池出水口的方向。
[0016]所述工藝中的陰極和陽(yáng)極的比表面積根據(jù)實(shí)際污水處理工藝的大小有所變動(dòng)。
[0017]所述工藝中接種污泥，對(duì)污泥進(jìn)行常規(guī)馴化，形成活性顆粒性污泥，縮短污水處理工藝啟動(dòng)時(shí)間。
[0018]所述工藝中的反硝化微生物是一類可以以硝酸鹽氮為電子受體，在缺氧低碳環(huán)境中實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮的菌種。
[0019]所述整個(gè)污水處理工藝在室溫條件下進(jìn)行。
[0020]本發(fā)明強(qiáng)化污水生物脫氮除磷效率方法，在傳統(tǒng)工藝的厭氧區(qū)和缺氧區(qū)分別增添了陽(yáng)極導(dǎo)電材料和陰極導(dǎo)電材料，并通過(guò)外導(dǎo)線和外接負(fù)載相連，形成閉合回路。通過(guò)電極刺激，改變污泥中的微生物群落結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)反硝化菌群的強(qiáng)化與富集，從而提高了污水處理工藝在低碳環(huán)境下的脫氮除磷效率。
[0021]本發(fā)明出水中總氮(TotalNitrogen, TN)、總磷(Total Phosphorus, TP)和 NH4+-N濃度的檢測(cè)是采用堿性過(guò)硫酸鉀-UV分光過(guò)度法、鉬酸銨分光光度法和水楊酸-次氯酸鹽分光光度法測(cè)定的。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明處理流程不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本污水處理方法做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]實(shí)施例:
[0025]按照?qǐng)D1所示的流程處理城市污水。在儲(chǔ)泥罐中接種活性污泥，對(duì)污泥進(jìn)行常規(guī)馴化，形成活性顆粒污泥，使反應(yīng)器快速啟動(dòng)。在污水處理工藝的厭氧區(qū)和缺氧區(qū)分別增添陽(yáng)極導(dǎo)電材料和陰極導(dǎo)電材料，并通過(guò)外導(dǎo)線和外接負(fù)載相連，形成閉合回路，類似于連續(xù)流無(wú)膜陰極微生物燃料電池，將耦合反應(yīng)器命名為MFC-AA/0反應(yīng)器。
[0026]本實(shí)例處理的城市污水進(jìn)水中的COD含量為200mg/L-420mg之間；NH4+-N含量平均約為17.62 ±4.20mg/L ;TN含量平均約為40.43 ±4.72mg/L ;TP含量平均約為40.43±4.72mg/Lo廢水首先進(jìn)入進(jìn)水池，反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)進(jìn)水池和儲(chǔ)泥罐分別以相同的速度往MFC-AA/0反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)廢水和活性污泥，使污水和活性污泥充分混合，去除污水中的部分污染物。經(jīng)M