[发明专利]海水养殖尾水高效脱氮反应器、系统及方法

说明书

本发明涉及一种海水养殖尾水高效脱氮反应器、系统及方法，属于海水脱氮处理技术领域。本发明包括反应器本体，以及用于测试反应器本体内脱氮水质的取样器；其中：反应器本体采用浸没式固定床，自上而下分为阴极室、阳极室，以及位于阴极室与阳极室之间的玻璃棉，阳极与阴极通过外部的铜导线连接，阳极分散的电子传递至阳极再由铜导线传导至阴极，以此形成闭合通路，产生电流；阴极室包括盒状钛网的阴极，以及颗粒填料，阳极室，包括自上而下依次设置的至少三个阳极，以及颗粒填料；通过实现硫循环驱动的高效脱氮过程，有效降低海水养殖尾水处理过程中的碳源消耗；通过耦合生物膜反应器与电化学系统，提高对含氮尾水的处理效果。

技术领域

本发明涉及一种海水养殖尾水高效脱氮反应器、系统及方法，属于海水脱氮处理技术领域。

背景技术

现有浸没式固定床生物反应器，需要添加大量的碳源以实现脱氮，且碳源利用率较低。一种浸没式固定床-微生物燃料电池耦合系统，本领域技术人员已知现有的浸没式反硝化床中，以C/N比例为5-11添加碳源来驱动反硝化效果，但理论值2.86即可完成反硝化，因此仍有一大部分碳源可以节约。在已知的浸没式反硝化固定床中，进水C/N比值在3.15至27.27范围内均有应用，但是当C/N稳定在3左右时，系统脱氮能力有限，对总无机氮去除率普遍较低(7.5％-75％)；同时，查阅以往文献及专利，此类浸没式固定床反应器中，每去除1gN所消耗的COD在3.5g至92.5g之间，尚缺少一种对碳源高效利用的脱氮系统。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种海水养殖尾水高效脱氮反应器、系统及方法,通过实现硫循环驱动的高效脱氮过程，有效降低海水养殖尾水处理过程中的碳源消耗；通过耦合生物膜反应器与电化学系统，提高对含氮尾水的处理效果。

本发明所述的海水养殖尾水高效脱氮反应器，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；其中：

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

阴极室，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，为还原反应提供场所；

阳极室，包括自上而下依次设置的至少三个阳极，以及填充于阳极之间的直径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；

取样器分为套接的内胆和外壳，内胆的电极与外壳的电极连接，取样器一端伸入阳极室底部，另一端伸出阴极室顶部；

阳极与阴极通过外部的铜导线连接，阳极分散的电子传递至阳极再由铜导线传导至阴极，以此形成闭合通路，产生电流。

优选地，所述反应器本体呈封闭的筒状结构，整体高50cm，其中阴极室高5cm，阳极室高40cm，阴极为高5cm的盒状钛网；三个阳极距反应器本体顶部分别为20、35、50cm。

优选地，所述反应器本体侧部开设有进水口和出水口，其中进水口位于阴极室顶部，出水口位于阳极室的底部；含氮尾水自进水口流入阴极室，降解后的脱氮水自出水口流入阳极室。

优选地，所述取样器抽取样液并送入到微型三维电极反应器中进行电解处理。

优选地，所述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。

优选地，所述阳极室内的颗粒填料采用火山岩，阳极贮存在硫化物中的电子通过铜导线导向阴极，并在阳极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。