[发明专利]电刺激藻菌共生降解苯胺并脱氮装置及其启动和使用方法

说明书

本发明涉及污水处理领域，公开了一种藻菌共生降解苯胺脱氮装置，包括反应器箱体，进水口连有进水箱，出水口连有出水箱，进水管上设有进水泵，反应器箱体内设置有无泡曝气阳极、石墨烯泡沫钛阴极及搅拌桨，无泡曝气阳极与直流电源的正极电连，石墨烯泡沫钛阴极与直流电源的负极电连，无泡曝气阳极还连有为其供气的曝气泵，曝气泵设有流量控制器系统。本发明还公开了一种藻菌共生降解苯胺脱氮装置的污泥驯化方法和使用方法。本发明一种藻菌共生降解苯胺脱氮装置及其污泥驯化方法和使用方法，实现降解过程中减少曝气能耗，且可以在一个反应室内耦合缺氧和好氧环境，使得苯胺降解、硝化反应、反硝化反应能够在一个反应室内同时进行。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种电刺激藻菌共生降解苯胺并脱氮装置及其启动和使用方法。

背景技术

苯胺及其中间产物在制革、印染、橡胶等化工产业的生产活动中作为原材料而广泛应用，这类工业工艺中产生的高毒性废水如果不经有效处理，就会对人类生存环境带来严重的威胁。并且苯胺在降解过程中，氨氮作为其降解中间产物大量脱出的现象也值得注意。生物法相比于物理法和化学法，是实现苯胺和氨氮高效同步脱除最经济、应用也最广泛的方法之一。

目前常规的生物法处理苯胺废水存在着较多短板，例如为了刺激苯胺降解和硝化等功能菌群的活性，通常会往反应器中大量曝气，大量曝气会带来较大的能耗浪费；并且传统生物法的运行过程将苯胺降解和硝化在时间上分开进行，反应器中先实现完全的苯胺降解再开始硝化，从而使得整个反应过程的效率较低，水力停留时间较长。长时间的高强度曝气也进一步推高了成本。

另外，传统反应器的脱氮性能较差，如果反应器受到水量、水质突变等冲击，其出水效果也会受到很大的影响。传统反应器较差的脱氮能力会增加下游工艺的脱氮负荷，容易引起出水氨氮、总氮含量超标。

藻菌共生系统能有效强化苯胺降解和同步脱氮的过程。藻本身可以吸收利用一部分苯胺降解过程中脱出的氨氮、硝氮和亚硝氮，降低出水中的氮含量。并且在在光照/黑暗的循环条件下，藻菌共生系统可以有效地发挥藻和菌的协同作用。藻类可通过光合作用，吸收利用细菌代谢时产生的CO₂，达到碳减排的同时，还会产生O₂和分泌少量乙酸、丙酸等有机质和一些胞外聚合物，为细菌代谢活动提供O₂和碳源，不仅降低了反应器所需曝气量，有效解决共生系统好氧曝气能耗较高的难题，还达到了碳减排的目标。

基于电刺激的生物强化技术是电化学和生物化学相结合的一种新型污水处理技术，主要是利用弱电场来刺激微生物的生长和代谢。阳极附近苯胺等有机质降解后产生的电子通过电路被输送至阴极附近，为反硝化反应提供电子。通过将阴极和阳极分室的方法，可以将苯胺降解过程中的苯胺降解、硝化反应、反硝化反应分开进行，能大大提高苯胺降解以及脱氮效率。但相应成本就会增高，如何将三者耦合在一个反应室中进行则成为目前电刺激生物强化技术的一个难点。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种电刺激藻菌共生降解苯胺并脱氮装置及其启动和使用方法，实现降解过程中减少曝气能耗，提高苯胺降解和脱氮效率，在藻菌之间互相利用代谢产物的同时能有效降低系统的碳排放，且可以在一个反应室内耦合缺氧和好氧环境，使得苯胺降解、硝化反应、反硝化反应能够在一个反应室内同时进行，达到节省反应器建设和管理运营成本的目的。

为实现上述目的，本发明所设计的电刺激藻菌共生降解苯胺并脱氮装置包括反应器箱体，设在所述反应器箱体底部的进水口通过进水管连有进水箱，设在所述反应器箱体中部的出水口通过出水管连有出水箱，所述进水管上设有进水泵，所述反应器箱体内设置有无泡曝气阳极、石墨烯泡沫钛阴极及通过驱动电机驱动的搅拌桨，所述无泡曝气阳极与直流电源的正极电连，所述石墨烯泡沫钛阴极与所述直流电源的负极电连，所述无泡曝气阳极还连有为其供气的曝气泵，所述曝气泵设有流量控制器系统。