[发明专利]一种原位脱除自然水体中硝酸盐的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种原位脱除自然水体中硝酸盐的装置及方 法。

背景技术

自然水体主要污染物指标包括化学需氧量（COD）、氨氮（NH₃-N）、总氮（TN）和总磷 （TP）。其中，总氮中主要包括氨氮、硝态氮（NO₃-N）和亚硝态氮NO₂-N,当前我国自然水体（以 太湖为例）中普遍存在氮含量偏高的问题，且氮污染是引起水体富营养化的最重要的因素 之一。湖泊具有水量大，分布广等特点，这些特点决定了处理受污染湖泊中的氮污染，不可 能像生活污水那样采用传统的水处理工艺和设备进行集中处理，这给湖泊污染治理带来了 很大的难度。

在传统的地表水脱氮方法中，目前地表水污染物治理与控制技术可以较好解决氨 氮（有机氮）的去除；在对无机氮的脱除方面，孙磊等利用淀粉为碳源加入反硝化生物膜反 应器（安徽农业科学，2011,39（28）：17365-17368）。郑丽银等利用经过预处理后的天然纤维 素为碳源加入反硝化生物膜反应器（环境工程学报，5（9）：1926-1932）等需要外加碳源并增 加了对水体的二次污染等。因此探索一种经济适用性强、效果好、可推广应用的技术势在必 行。

发明内容

本发明专利要解决的技术在于解决自然水体硝氮利用提供了一种精确脱除地表 水体中硝态氮、亚硝态氮的方法与装置，具体的说是采用沉积型微生物燃料电池脱除自然 水体中硝氮亚硝态氮的装置和方法。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种原位脱除自然水体中硝酸盐的装置，其特征在于：包括微生物阳极（1）、微生物阴 极（2）以及连接微生物阳极（1）和微生物阴极（2）的导线（3）。

所述微生物阳极(1)的材料为具有比表面积为800m²/m³平面型多孔导电碳毡材料， 其制备方法如下：将平面型多孔导电碳毡依次经丙酮浸泡和5%盐酸各浸泡半小时后，超声 清洗20min后得到。

所述微生物阳极对应的阴极（2），其材料为具有比表面积为800m²/m³左右的导电碳 毡或碳颗粒，其面积与微生物阳极(1)一致，其制备方法如下：将导电碳毡或碳颗粒依次经 丙酮浸泡和5%盐酸各浸泡半小时后，超声清洗20min后得到。

所述导线（3）在微生物阴极（2）上穿插缠绕，均匀分布在微生物阴极（2）上。所述导 线（3）的材料为直径为0.4mm的钛丝。所述微生物阳极（1）和微生物阴极（2）之间设置有负载 电阻（4）。

一种原位脱除自然水体中硝酸盐的方法，是利用微生物-电化学方法构成沉积型 微生物燃料电池完成底泥与污染水体中硝氮之间的相互消耗，达到对氮污染水体精确除氮 目的；步骤如下：（一）、调节微生物阳极（1）和微生物阴极（2）高度方向的距离并固定，所述 微生物阳极（1）和微生物阴极（2）之间高度差为0.2-0.4m；将调整好高度距离的微生物阳极 （1）和微生物阴极（2）放入目标水体中，每周对微生物阳极（1）和微生物阴极（2）之间的电位 差进行测试，当电位差达到0.3以上时，即培养生物膜成功；

（二）、将上述培养成功的装置的微生物阳极（1）浸没于底泥中，覆泥厚度为0.2-0.4cm, 微生物阴极位于微生物阳极（1）正上方的水域垂直距离0.2-0.4m并对其位置进行固定，即 可。

所述微生物阳极(1)的材料为具有比表面积为800m²/m³平面型多孔导电碳毡材料， 其制备方法如下：将平面型多孔导电碳毡依次经丙酮浸泡和5%盐酸各浸泡半小时后，超声 清洗20min后得到；

所述微生物阳极对应的阴极（2），其材料为具有比表面积为800m²/m³左右的导电碳毡 或碳颗粒，其面积与微生物阳极(1)一致，其制备方法如下：将导电碳毡或碳颗粒依次经丙 酮浸泡和5%盐酸各浸泡半小时后，超声清洗20min后得到；

所述导线（3）在微生物阴极（2）上穿插缠绕，均匀分布在微生物阴极（2）上；

所述导线（3）的材料为直径为0.4mm的钛丝；

所述微生物阳极（1）和微生物阴极（2）之间设置有负载电阻（4）。

每套装置中的阳极面积为1.5m×1.5m；