反硝化新工艺生物膜_电极反应器_张少辉

反硝化新工艺生物膜-电极反应器张少辉,郑　平,华玉妹(浙江大学环境工程系,杭州　310029)摘　要:介绍了新型反硝化工艺-生物膜-电极反应器(BER)的作用机理,综述了影响BER处理能力的因素,提出了需要研究的方向。关键词:生物膜-电极反应器;　作用机理;　影响因素中图分类号:X703　　文献标识码:A　　文章编号:1003-6504(2004)04-0096-03　　农业化肥的广泛使用以及人畜粪便、城市污水和工业废水的大量排放,引起许多地下水及地表水受到NO-3污染,对人类健康构成潜在威胁[1]。以氢为电子供体的生物反硝化,产泥量少,不存在二次污染,特别适宜于去除微污染水源中的NO-3,但是氢存在低溶解性和易燃性的缺点。为克服这一缺点,1992年Mellor等[2]首先提出电极-生物反应器(Electro-bioreactor)的概念,将反硝化酶和电子传递体(染料)固定在阴极表面,反硝化酶利用电解水产生的H2将NO-3还原为N2。为提高反应器的长期稳定性并简化操作过程,Sakakibara等[3-4]以反硝化菌代替反硝化酶进行电促生物脱氮研究,开发出生物膜-电极反应器BER(Biofilm-electrodeReactor),并对该工艺进行了系统研究,目前已研究开发出生物膜-多电极反应器。BER将生物反硝化和电解法相结合,充分利用了自养反硝化不需有机碳源、电解法氧化还原能力高以及生物膜与电极之间的高效传质等特点,具有不需外加有机碳源、运行管理方便、处理费用低廉等优点,是一种高效的NO-3去除新工艺。1　作用机理及数学模型生物膜-电极反硝化是一个电化学作用和生物反硝化作用相偶联的过程见图1。利用某些反硝化菌(如:Paracoccusdenitrificans,Micrococcusdenitrifi-cans)能以H2为电子供体的特点,通过自然吸附或固定化方法于阴极表面形成反硝化生物膜,在外加电流的作用下电解水产生H2,反硝化菌以H2为电子供体将NO-3还原为NO-2,并最终还原为N2,1mol电子可将0.2molNO-3还原为N2。其转化过程如下[3]:　　　　2H2O+2e-※H2+2OH-　　　　2NO-3+2H++5H2※N2+6H2O作者简介:张少辉(1972-),男,在读博士生,主要从事废水生物处理与资源化研究。图1　生物膜-电极反应器作用机理　　总