电极_生物过程除氮的实验研究_汤兵

电极-生物过程除氮的实验研究汤　兵　朱又春　许燕滨　邓　俊　张乐华　李　勇　黄　游(广东工业大学环境科学与工程学院,广州510090)摘要　本实验研究了电极生物过程提高除氮效率的可能性,比较了普通生物反应器和电极生物反应器除氮效果的差别。结果表明:在实验条件下,电极生物反应器比普通生物反应器具有更高的除氮效率。除氮效率提高的根本原因在于引入的外电场导致了电解过程与生物过程之间出现的协同效应。关键词　电极　生物过程　除氮1　引言有机氮和氨氮是氮在废水中存在的主要形式,氨氮在水体中大量的存在既导致富营养化现象的发生,也会因硝化而消耗溶解氧以至于造成水体发黑变臭[1]。生化法除氮除了少部分无机氮是通过同化作用转化为微生物自身细胞的组成部分外,其余无机氮则主要利用硝化菌的硝化作用使氨氮转化为硝酸盐、亚硝酸盐,然后再通过反硝化的作用使硝酸盐氮及亚硝酸盐氮转化为氮气。传统的二级生化处理工艺是以去除CODCr、BOD5等有机污染为主要目标,基于生化法除氮的原理则可通过工艺的改进或强化[2],可以在去除有机污染的同时去除部分氮,但其前提条件是该处理过程应具备硝化及反硝化的条件,即通常的好氧和缺氧的条件。本研究在外电流的作用之下,使废水中氮形态及浓度发生变化[2～5],以此为基础探讨电极-生物过程去除氮的作用机制。2　实验材料与方法2.1　实验装置普通生物反应器及电极-生物反应器的外形尺寸相同,筒体材料均为PVC管,有效直径为19.5cm,容积为5L,内部装填的填料为活性炭和瓷珠的混合物,比例为7∶3,原水从反应器的底部进水,从上部出水口溢出,属于升流式反应器。反应器内流型均为完全混合式,电极-生物反应器在普通生物反应器的基础上加上电极系统。电极系统的阳极为直径3cm的石墨棒,其中石墨的含量为90%。阴极为普通铜片,环绕在PVC筒体的内壁,长60cm,宽16cm,铜板上钻564个孔,直径约为0.5cm,阴极电极面积共为597.26cm2。实验流程及装置见附图。附图　实验装置及流程水样取某招待所生活污水,将其按一定比例稀释配制成实验水样作为反应器进水,根据实验的需要加入适量氯化铵(或氨水)以调节废水中的氨氮的含量,经过调节后的CODCr浓度范围约为200～400mgL、总N的浓度范围约为10～45mgL,pH为6.5～7.5。2.2　实验方法附图所示2个反应器在相同的水力及生化的条件