[发明专利]海水养殖尾水高效脱氮反应器、系统及方法

权利要求书

1.一种海水养殖尾水高效脱氮反应器，其特征在于，包括反应器本体，以及用于测试反应器本体内脱氮水质的取样器(9)；其中：

反应器本体采用浸没式固定床，自上而下分为阴极室(1)、阳极室(2)，以及位于阴极室(1)与阳极室(2)之间的玻璃棉(4)，其中：

阴极室(1)，包括盒状钛网的阴极，以及位于阴极内的直径4-6mm的颗粒填料，阴极的上表面部分高于水面，保证足够的电子受体进入阴极室(1)，为还原反应提供场所；阴极内的颗粒填料采用活性炭，阴极将含氮尾水中的硫酸根还原为S^2-、S⁰、S₂O₃^2-还原性硫化物；

阳极室(2)，包括自上而下依次设置的至少三个阳极(6)，以及填充于阳极(6)之间的直径1-2cm的颗粒填料，保证搜集足够的电子，为氧化反应提供场所；阳极室(2)内的颗粒填料采用火山岩(8)，阳极(6)贮存在硫化物中的电子通过铜导线(5)导向阴极，并在阳极(6)合成单质硫，贮存多余电子，并在电子供体不足时临时充当电子供体；

反应器本体呈封闭的筒状结构，整体高50cm，其中阴极室(1)高5cm，阳极室(2)高40cm，阴极为高5cm的盒状钛网；三个阳极(6)距反应器本体顶部分别为20、35、50cm；

反应器本体侧部开设有进水口(3)和出水口(7)，其中进水口(3)位于阴极室(1)顶部，出水口(7)位于阳极室(2)的底部；含氮尾水自进水口(3)流入阴极室(1)，降解后的脱氮水自出水口(7)流出阳极室(2)；

取样器(9)分为套接的内胆和外壳，内胆的电极与外壳的电极连接，取样器(9)一端伸入阳极室(2)底部，另一端伸出阴极室(1)顶部；取样器(9)抽取样液并送入到微型三维电极反应器中进行电解处理；

阳极(6)与阴极通过外部的铜导线(5)连接，阳极(6)分散的电子传递至阳极(6)再由铜导线(5)传导至阴极，以此形成闭合通路，产生电流；

海水养殖尾水高效脱氮反应方法，具体包括如下步骤：

S1：废水自阴极室(1)流入阳极室(2)，此时易降解有机污染物被去除，所产生的电子被硫酸盐还原细菌利用，将海水中的硫酸根还原为S^2-、S⁰、S₂O₃^2-还原性硫化物；

S2：贮存在还原性硫化物中的电子被硫自养反硝化菌利用，还原海水养殖废水中的硝酸盐，从而实现硫自养反硝化为主导的高效脱氮过程；

S3：高效脱氮过程所生成的硫化物抑制其它异养微生物增殖及呼吸代谢，降低脱氮过程中的碳源消耗量，实现低C/N条件下高效脱氮；同时，所耦合的微生物燃料电池阴极阳极通过导线，连接形成闭合通路，产生电流，刺激电活性微生物活性，增强系统对有机物质的降解；

S4：电子供体过剩时，贮存在硫化物中的电子通过外部通路导向阴极室(1)，并在阳极室(2)形成生物合成单质硫，贮存多余电子，并在电子供体不足时临时充当电子供体，保证系统稳定高效的脱氮效率。

2.一种海水养殖尾水高效脱氮反应系统，其特征在于，使用如权利要求1所述海水养殖尾水高效脱氮反应器，包括海水养殖尾水高效脱氮反应器，以及微生物燃料电池耦合系统，以C/N=5-10的碳源添加条件进行启动，实现硫自养反硝化主导的脱氮过程。