【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及以下使用聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，pva)凝胶颗粒和电解的水处理方法：(1)针对含氮水体使用pva凝胶颗粒进行硝化及产生的硝酸根使用电解脱硝；(2)针对高c/n比水体使用pva凝胶颗粒进行部份高化学需氧量(chemical oxygen demand，cod)的降解、硝化，最后利用电解法将剩余污染物的去除；(3)使用pva凝胶颗粒进行有机氮的水解再利用电解法去除氨氮(nh3-n)及其他污染物；(4)针对含卤水体先以电解法去除大部分的氨氮和/或硝酸根，再以pva凝胶颗粒处理残留的cod；(5)将pva凝胶颗粒系统与电解系统并联，当生物系统出现不稳定现象时，立即启动电解系统辅助；(6)将pva凝胶颗粒与电解装置放入同一个反应槽，使颗粒内的细菌进行厌氧氨氧化作用，使直接降解氨氮并不产生硝酸根，同时维持生命现象。
技术介绍
1、对于中低浓度氨氮的最佳处理技术是生物处理，但传统的生物处理方法必须历经硝化和脱硝过程将氨氮转化为氮气，其中还必须添加额外的碳源。这种方法不仅增加了额外投入的成本，还有可能导致高cod的风险。生物处理中的厌氧氨氧化技术(anaerobicammonium oxidation，anammox)可以在不添加碳源的情况下将氨氮转化为氮气，被视为解决氨氮污染的最佳方法。虽然文献上说明有许多水处理设施使用了anammox菌，但也有报导认为不论是在模厂试验或是工业规模上的实际应用，anammox菌的技术受到许多限制，例如温度、ph值、溶解氧浓度、氮负荷和有机物含量，一些化合物质(如硫化物、有毒
2、中国专利cn101693577a(2010)提出电解-生物厌氧反应器，主要是在传统的生物厌氧反应器-uasb旁架设电解设备。该电解设备担心uasb内的菌种受到氯化钠电解液电解产生的次氯酸所毒害，因而必须倚赖阳离子交换膜将其隔开，结果造成电阻过大，在一般20-30ma/cm2的电流密度下，操作温度竟然高达61℃。在上述中国专利说明书第0022段落说明以硫酸盐做为阴极的电解液，若此，硫酸盐会还原为硫化物，在ph<9.3下也会从空气中释出硫化氢。
3、中国专利cn101704595a(2010)提出一种去除水中硝酸盐的方法，其构造分为两层，电解层在下，催化层在上，利用下层电解产生的氢作为还原剂，再利用上层催化剂pd或pd-cu的作用下将硝酸盐还原为氮气。该技术主要的缺点有两项：(1)使用价格昂贵的贵金属钯，(2)处理的案例硝酸盐浓度仅0.05-0.12mg/l，整体的成本效益不高。
4、中国专利cn202576056u(2012)提出直接电解硝酸盐氮，结合过滤罐(内装活性炭及沸石)去除氨盐及亚硝酸盐以做为专利。该装置最大的问题在于效能太低，使用50a的电流，又有0.3g/l的氯化钠作为电解液可以产生次氯酸，结果40.4mg/l的no3-n降到9.3mg/l(去除率77.11％)竟然要花费180分钟。
5、deng et al.(2016)提出生物-电解法，生物使用厌氧氨氧化菌(anammox)，利用电解法将水中原有的硝酸盐氮还原为氨氮，再让厌氧氨氧化菌(anammox)转化为氮气，其关键在于添加铁屑到水体中，利用铁的氧化产生氢再进一步利用氢还原硝酸为氮气，同时也利用铁的氧化将硝酸盐氮还原为氨氮供生物使用。这个技术的缺点是：(1)使用目前环工界普遍认为很难操作控制的anammox菌；(2)使用填充塔反应器填充大量的铁屑和活性炭，未来恐有活性炭废弃物必须处理；(3)而且水中的铁离子浓度恐怕也会太高，造成红水；(4)其展示的硝酸盐氮浓度都在30mg/l以下，以上述的作法成本太高。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种水处理方法结合pva凝胶颗粒和电解装置，对水体进行生物作用与电解作用成为一个新颖的水处理方法，利用两项作用的优点各自发挥功效，其中包埋在pva凝胶颗粒中的微生物可借由pva凝胶颗粒的屏蔽，不受电解作用产生的化学物质所侵害。首先，本专利技术可以改善传统生物方法常见的缺点，例如：(1)传统生物硝化/脱硝(ao)程序，必须添加碳源才能够进行脱硝；(2)对于部分污染物的去除不完全，总是留下大量的生物难分解物质，例如印染颜料的cod或tmac含氮物质；(3)水体(例如养猪废水)中有机碳与氨氮的降解受限于c/n比值；(4)生物作用的稳定性较差。其次，本专利技术的水处理方法甚至于可以借由电解作用而强化微生物的降解能力，使一般的微生物具备厌氧氨氧化功能，让pva凝胶颗粒在水处理上更具优越性、可行性。
2、中国台湾除了已管制cod之外，已经将水中氨氮(nh3-n)、硝酸盐氮(no3-n)和总氮(total nitrogen，简称t-n)的排放纳入放流水的管制范围，且排放标准将逐步加严，到2027年，所有工业、水资源中心和公共下水道都将达到最严格的标准(nh3-n<10mg/l、no3-n<50mg/l、t-n<15mg/l)。目前，对于水体中的中低浓度氨氮、硝酸盐和总氮，都是倚赖生物处理，例如：(1)ao反应槽设计，即先脱硝再硝化，或(2)通过厌氧氨氧化菌(anammox)直接将氨转化为氮气进入大气。然而，脱硝需要添加额外的碳源(如乙醇、乙酸或葡萄糖)，除了增加操作成本，也会增加污泥量及cod超标的风险。此外，使用anammox细菌的生物处理系统虽然不需要添加碳源，但非常不稳定，难以操作。因此，本专利技术的目的是提供一种新颖的水处理方法，结合pva凝胶颗粒与电解装置对水体进行生物作用与电解作用以进行水处理。本专利技术利用生物作用会优先进行有机物的降解、有机氮的水解之特性，以及利用电解作用在淡水(例如水体的盐度<0.05％)的环境下优先降解硝酸根的特性(不需要添加碳源)；在含卤水体的环境下，会优先电解硝酸根与氨氮两者的特性。同时，本专利技术亦发现电解作用会帮助包埋在pva凝胶颗粒的一般微生物进行厌氧氨氧化的反应，不会产生硝酸盐氮，因此称之为energized anammox reaction，其中上述的一般微生物为非厌养氨氧化菌的微生物。据此，本专利技术的水处理方法可排列出以下六种组合情境以搭配不同的情境使用(如图1)。
3、(第1种情境：直接电解硝酸根)本实施例的pva凝胶颗粒和电解装置可以包括以串接或组合方式进行的几种操作。本实施例针对含氮水体先使用pva凝胶颗粒进行硝化作用，产生的硝酸根再以电解作用进行脱硝，若水体中的含氮物质就是硝酸盐氮则可以直接电解，过程中不需要添加任何物质，包括碳源。若使用双槽式反应槽，可以在第一槽先进行生物作用(例如：生物性硝化作用)再到第二槽进行电解反应脱硝，本实施例可使用无隔膜低间距的电极；本实施例可以选择回流或不回流。
4、(第2种情境：利用微生物先降解有机物的特性)本实施例的pva凝胶颗粒和电解装置可以包括以串接或组合方式进行的几种操作。本实施例针对高c/n比的含氮水体先使用pva本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水处理方法，适于对具有含氮物质的水体进行水处理，其特征在于，该水处理方法包括：
2.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该至少一种微生物包括自养硝化菌、异养硝化菌、酵母菌、适于降解有机物的微生物、藻类或其组合。
3.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，先使该水体进行该生物作用后，再对该水体进行该电解作用。
4.如权利要求3所述的水处理方法，其特征在于，于该水体进行该生物作用后及该电解作用前，添加至少一种盐类，该至少一种盐类为含卤化合物。
5.如权利要求4所述的水处理方法，其特征在于，该至少一种盐类包括氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁或其组合。
6.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该水体更具有含卤物质，先对该水体进行该电解作用后，再添加该些PVA凝胶颗粒于该水体进行该生物作用。
7.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解作用与该生物作用同时进行。
8.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解装置的操作电压介于5-100V，该电解装置的操作电流介于1-10
9.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解装置的操作电压介于5-60V，该电解装置的操作电流介于10-300A。
10.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解装置操作时的电流密度介于5-100mA/cm2。
11.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解装置操作时的电流密度介于20-30mA/cm2。
12.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解装置的操作温度介于室温到50℃。
13.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解装置是以定电压或定电流对该水体进行该电解作用。
14.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解装置包括第一电极与第二电极，该第一电极与该第二电极相连或彼此隔有间距。
15.如权利要求14所述的水处理方法，其特征在于，该间距介于2-50mm。
16.如权利要求14所述的水处理方法，其特征在于，该间距介于2-20mm。
17.如权利要求14所述的水处理方法，其特征在于，该第一电极为DSA电极，该第二电极为DSA电极或钛金属电极。
18.如权利要求17所述的水处理方法，其特征在于，该DSA电极包括基材、中间材与表层材，该中间材包覆该基材，该表层材包覆该中间材，其中该基材的材料包括钛，该中间材的材料包括铱、锡或其组合，该表层材的材料包括钌。
...【技术特征摘要】
1.一种水处理方法，适于对具有含氮物质的水体进行水处理，其特征在于，该水处理方法包括：
2.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该至少一种微生物包括自养硝化菌、异养硝化菌、酵母菌、适于降解有机物的微生物、藻类或其组合。
3.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，先使该水体进行该生物作用后，再对该水体进行该电解作用。
4.如权利要求3所述的水处理方法，其特征在于，于该水体进行该生物作用后及该电解作用前，添加至少一种盐类，该至少一种盐类为含卤化合物。
5.如权利要求4所述的水处理方法，其特征在于，该至少一种盐类包括氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁或其组合。
6.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该水体更具有含卤物质，先对该水体进行该电解作用后，再添加该些pva凝胶颗粒于该水体进行该生物作用。
7.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解作用与该生物作用同时进行。
8.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解装置的操作电压介于5-100v，该电解装置的操作电流介于1-1000a。
9.如权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，该电解装置的操作电压介于5-60v，该电解装置的操作电流介于1...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄斯炜，黄思莼，黄梓瑜，
申请(专利权)人：曜净生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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