【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水处理，具体涉及一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法。
技术介绍
1、a/o、a2/o、sbr和氧化沟等传统工艺在进行污水处理时，系统中氮、磷元素的去除过程较为复杂，需要涉及硝化、反硝化、厌氧释磷和好氧过量吸磷等多个生化过程，且需要消耗大量的溶解氧(do)和有机碳源。当上述工艺处理低c/n污水(如垃圾渗滤液、畜禽养殖场厌氧消化液和城市污水处理厂的二沉池出水等)时，会产生并激化各生化过程之间的矛盾，如有机碳源竞争、污泥龄(srt)、硝酸盐利用率、硝化和反硝化容量、释磷和过量吸磷容量等。这些矛盾使得传统污水处理工艺面临氮磷超标、能耗偏高以及剩余污泥排放量大等问题。
2、生物电化学系统(bes)是采用电活性微生物作为催化剂，在阳极发生催化氧化和(或)在阴极进行催化还原反应的电化学体系。通常认为，生物电化学工艺具备高效处理低c/n废水的潜力。随着生物电化学脱氮技术的发展以及对氮循环研究的深入，有研究指出bes中可形成电活性氨氧化生物膜，此类生物膜可进行电极氨氧化反应，即其中的电活性微生物能以固体电极为电子受体将nh4+-n厌氧氧化为nox--n或气态氮化合物(如n2或n2o等)，该发现为生物脱氮新技术的研发提供了新思路。随后不断有研究证实，bes中确能发生电极氨氧化反应，且基于该作用的生物电化学脱氮工艺在处理低c/n废水时具有诸多优势。然而，电极氨氧化工艺不具备除磷能力，亦无法实现对污水中氮磷营养盐的回收及资源化利用。
3、近年来，国内外部分学者尝试利用生物电化学技术对污水中的氮磷进行资源化利
4、截止目前，电极氨氧化型bes被证实能够高效脱除低c/n废水中的氮素(尤其是氨氮)。如能在此基础上进一步强化其氮磷回收性能，则可使电极氨氧化工艺的功能得以拓展，其应用范围亦能进一步扩大。鉴于此，在前期研究基础上，有必要探寻一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，以期使电极氨氧化工艺在处理低c/n废水时能够实现较佳的氮磷回收效果，使污水中的氮磷以鸟粪石形式得以回收，最终达到污水资源化利用的目的。
技术实现思路
1、(一)针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，克服了现有电极氨氧化工艺在处理低c/n污水时存在的无法进行氮磷回收的缺陷，在确保该工艺高效脱氮的同时，还在一定程度上实现了污水的资源化利用。
2、(二)为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，包括以下步骤，
3、(1)采用序批式生物膜反应器(sbbr)在石墨毡表面培养自养型硝化生物膜，经裁剪后安装至bes中作为阳极反应，得到附有电活性氨氧化生物膜的石墨毡；
4、(2)组装双室bes，在其阳极室内安装附有电活性氨氧化生物膜的石墨毡作为阳极，在其阴极室内安装石墨材料作为阴极，控制双室bes依照内循环模式连续运行，强化阳极室的脱氮性能，实现阳极室中氮素的脱除；
5、(3)在双室bes运行期间，向阴极室内投加含镁离子溶液，诱导其内发生鸟粪石沉淀反应，实现阴极室中氮磷的回收。
6、优选的，附有自养型硝化生物膜的石墨毡培养如下：采用sbbr，当进水中氨氮浓度为(50.87±2.54)mg/l时，sbbr的nh4+-n氧化率(aoe)、no2--n累积率(niae)和no3--n累积率(naae)分别为(99.33±0.11)％、(88.08±2.07)％和(2.25±0.42)％。据此证实了自养型硝化生物膜的成熟。
7、优选的，步骤(1)中，bes包括作为阴极(对电极)的不锈钢池体，池体呈圆柱形，内径为10cm，有效容积为2l，附有自养型硝化生物膜的石墨毡作为阳极(工作电极)、饱和甘汞电极作为参比电极(靠近阳极)安装在不锈钢池体内。
8、优选的，接种anammox污泥[该污泥为絮状和颗粒状混合污泥，其mlss约9500mg/l，分析发现，该种泥中含有的anaob主要为隶属于浮霉菌门(planctomycetota)的candidatusbrocadia]至bes内，将bes中的阴极、阳极和参比电极分别通过导线与恒电位仪相连，并利用恒电位仪将阳极电势设置为0.50-0.80v；使bes按序批模式连续运行，期间控制水温为14-23℃。
9、优选的，bes运行模式：每天运行4个周期，每个周期时长6h，且每个周期运行过程依次划分为进水期15min、反应期330min、排水期10min和闲置期5min；在进水期和闲置期间分别向bes中吹入高纯氦气以确保其厌氧环境。为提高系统中的传质效果，将其置于磁力搅拌器上。
10、bes中的进水：由50mmol/l的磷酸盐缓冲液(ph＝7.5)配制而成，包含na2hpo4·12h2o(14.32g/l)、kh2po4(1.36g/l)、nahco3(0.5g/l)和微量元素溶液(2ml/l)。此基质溶液在使用前先进行高压蒸汽灭菌(t＝121℃，t＝20min)，再吹入高纯氦气(t＝20min)以去除其中的溶解氧，而后在每周期伊始将其分别注入bes中。另外，装置进水中还添加了nh4cl(0.19g/l)，以便使其中nh4+-n的浓度维持在约50mg/l。
11、其中，微量元素溶液包括：mncl2·4h2o0.10g/l；feso4·7h2o0.30g/l；cocl2·6h2o0.17g/l；zncl20.1g/l；cuso4·5h2o0.04g/l；alk(so4)2·12h2o0.005g/l；h3bo30.005g/l；na2moo40.09g/l；nicl20.12g/l；nawo4·2h2o0.02g/l；na2seo40.10g/l。
12、在0.60v的外加阳极电势下，bes的阳极表面可形成电活性氨氧化生物膜，该生物膜中的优势菌属包括nitrosomonas(17.67％)、candidatusbrocadia(16.28％)、geobacter(7.59％)和empodebacter(8.84％)；同时，反应装置的脱氮性能也处于较高水平，其tn和nh4+-n去除率分别可达(88.36±1.50)％和(96.96±0.54)％。据此证实，经过上述预制过程，bes的阳极表面成功培育出电活性氨氧化生物膜，即成功制得了附有电活性氨氧化生物膜的石墨毡。
13、优选的，步骤(2)中，双室bes内部通过质子交换膜分隔为阳极室与阴极室，参比电极安装于阳极室内，且参比电极、阴极、阳极分别通过导线与恒电位仪相连，另设置内循环泵，利用硅胶管将内循环泵分别与阳极室、阴极室连接；
14、参比电极为饱和甘汞电极，阴本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，步骤(1)中，BES包括作为阴极的不锈钢池体，附有自养型硝化生物膜的石墨毡作为阳极、饱和甘汞电极作为参比电极安装在不锈钢池体内。
3.如权利要求2所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，接种ANAMMOX污泥至BES内，将BES中的阴极、阳极和参比电极分别通过导线与恒电位仪相连，并利用恒电位仪将阳极电势设置为0.50-0.80V；使BES按序批模式连续运行，期间控制水温为14-23℃。
4.如权利要求2所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，BES以序批模式连续运行，每个周期运行过程包括进水期、反应期、排水期和闲置期4个阶段；
5.如权利要求1所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，步骤(2)中，双室BES内部通过质子交换膜分隔为阳极室与阴极室，参比电极安装于阳极室内，且参比电极、阴极、阳极分别通过导线与恒电位仪相连，另设置内
6.如权利要求5所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，双室BES的内循环连续运行模式：污水首先被泵入阴极室内滞留，然后利用内循环泵将阴极室内的污水泵入阳极室内，将下一批次污水再次泵入阴极室内，两批污水分别在阳、阴极室中滞留，而后排出阳极室内污水，再将阴极室内的污水转移至阳极室内，循环运行。
7.如权利要求6所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，每一批次污水在双室BES中的滞留时间为1200-1600min，污水水温为14-23℃。
8.如权利要求6所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，双室BES运行期间，定期向阳极室中吹入高纯氦气以保障其厌氧环境；控制恒电位仪将阳极电势设定为0.50V。
9.如权利要求1所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，步骤(3)中，含镁离子溶液中的Mg与阴极室内污水中磷素的物质的量之比为1.5：1。
...【技术特征摘要】
1.一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，步骤(1)中，bes包括作为阴极的不锈钢池体，附有自养型硝化生物膜的石墨毡作为阳极、饱和甘汞电极作为参比电极安装在不锈钢池体内。
3.如权利要求2所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，接种anammox污泥至bes内，将bes中的阴极、阳极和参比电极分别通过导线与恒电位仪相连，并利用恒电位仪将阳极电势设置为0.50-0.80v；使bes按序批模式连续运行，期间控制水温为14-23℃。
4.如权利要求2所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，bes以序批模式连续运行，每个周期运行过程包括进水期、反应期、排水期和闲置期4个阶段；
5.如权利要求1所述的一种强化电极氨氧化工艺氮磷回收性能的方法，其特征在于，步骤(2)中，双室bes内部通过质子交换膜分隔为阳极室与阴极室，参比电极安装于阳极室内，且参比电极、阴极、阳...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振，平腊梅，李龙雪，徐湛禹，潘玲阳，武威，黄超，朱祺琪，张震，巫厚长，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：
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