電極—生物膜法自養(yǎng)反硝化脫氮研究.pdf

1、本文對在生物膜法和電化學(xué)基礎(chǔ)上建立起來的一種新型的自養(yǎng)反硝化脫氮工藝進(jìn)行了試驗(yàn)研究。該工藝使用石墨和活性炭纖維組合電極作為微生物載體，水被電解后在陰極表面產(chǎn)生氫氣，固定在陰極表面的反硝化菌直接利用氫氣作為電子供體，將硝酸根還原為氮。由于微污染水源水中硝酸鹽氮濃度低，有機(jī)物少，而本工藝不需要外加碳源因而適合處理微污染水源水，且相比傳統(tǒng)的生物脫氮法，本工藝具有處理費(fèi)用低、無二次污染、剩余污泥少、效果穩(wěn)定等特點(diǎn)。試驗(yàn)?zāi)M微污染水源水，控制進(jìn)水

2、NO3--N濃度為20mg/L，分別試驗(yàn)了電流、溫度和HRT等因素對電極—生物膜法自養(yǎng)反硝化脫氮效率的影響，以探索適宜的工藝參數(shù)及實(shí)際應(yīng)用的可行性條件。 試驗(yàn)證明，高碳石墨具有良好的導(dǎo)電性適合作為陽極；陰極則可以采用石墨作骨架，外包活性炭纖維，利用活性炭纖維巨大的比表面積來增加陰極的生物量，提高去除率。 試驗(yàn)中首先對電極板進(jìn)行掛膜，之后再采用逐步減小C/N比和增大電流的方法，培養(yǎng)和馴化電極板上的利用氫氣進(jìn)行自養(yǎng)反硝化的自

3、養(yǎng)脫氮菌。在少量有機(jī)物存在的條件下，通過增加電流值，可以提高脫氮速度和達(dá)到完全脫氮，并且脫氮速度隨著電流增大而增大。當(dāng)有機(jī)物用完之后，脫氮反應(yīng)主要依靠電解產(chǎn)生的氫氣。這說明本工藝在去除NO3--N的同時也可以去除有機(jī)物。僅以氫氣作為電子供體的自養(yǎng)反硝化過程，可以維持較高的脫氮速度，并且相對于以有機(jī)物和氫共同作為電子供體的反應(yīng)，脫氮速度較為恒定。僅以氫氣作為電子供體的自養(yǎng)反硝化反應(yīng)中，電流的刺激作用可以增加產(chǎn)氫量，提高反硝化菌的脫氮效率。

4、試驗(yàn)中最大反硝化率時的電流為100mA，相應(yīng)的電流密度為0.392mA/cm2，8小時后硝酸氮的去除率為64.56％，電極的面積負(fù)荷為0.86mgNO3--N/(cm2·d)。此時電流密度值稱為“氫抑制”電流密度，之后電流密度加大，產(chǎn)生過量的氫對反硝化菌有抑制作用，使系統(tǒng)反硝化率下降。溫度的提高對電極脫氮有促進(jìn)作用，可以提高其去除率和反應(yīng)速度。從25℃提高到38℃，脫氮效率提高約10％。 在電極脫氮系統(tǒng)中，碳陽極電解生成的CO2