本發(fā)明涉及污水處理，具體涉及一種高效脫氮的ao污水處理設備及工藝。

背景技術：

1、ao工藝即?缺氧好氧工藝，目前污水處理中廣泛采用的一種脫氮工藝，主要由前置缺氧反硝化反應器和后置好氧硝化反應器兩部分組成。該工藝對cod和總氮都有良好的去除效果，其脫氮原理是：硝化反應器內(nèi)的硝化液回流至反硝化反應器，反硝化反應器內(nèi)的脫氮菌以原水中的有機物為碳源，以回流液中硝酸鹽的氧作為電子受體，進行呼吸和生命活動，將硝態(tài)氮還原為氮氣，也就是進行反硝化。反硝化過程需要消耗大量碳源，往往需要人為添加bod，增加了成本。

2、水解酸化池能夠?qū)U水中的不溶性有機物轉(zhuǎn)化為溶解性有機物，將大分子有機物分解為小分子有機物，提高廢水的可生化性。同時，水解酸化池在進水cod較高時仍能保證出水水質(zhì)，能夠提高污水處理系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力。因此，在污水處理中，常將水解酸化池與ao工藝串聯(lián)，以期達到穩(wěn)定而有效的處理效果，但該方案存在兩相間傳質(zhì)效率低的問題，導致馴化時間長，難以高效脫氮和去除cod。

3、電解法是一種電化學污水處理工藝，適用于重金屬離子和有毒且難生物降解有機污染物等的處理。通過在電解槽內(nèi)安置極板，并通電使極板間產(chǎn)生電位差，使廢水中的污染物在陽極發(fā)生氧化反應，在陰極發(fā)生還原反應，或與電解產(chǎn)物發(fā)生反應，從而被無害化去除。但是常規(guī)電解法中的電解池，存在極板壽命有限、出水穩(wěn)定性差等問題。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供了一種高效脫氮的ao污水處理設備及工藝，在實現(xiàn)高效脫氮和去除cod的同時，還能夠節(jié)約成本，縮短馴化時間，同時，還具有設備使用壽命高、抗沖擊能力強的優(yōu)點。

2、為解決以上技術問題，本發(fā)明采取的技術方案如下：

3、一種高效脫氮的ao污水處理設備，由水解酸化池、缺氧反應池、好氧反應池、沉淀池、外加電源五部分組成；

4、所述外加電源連接可變電阻、陽極電極、陰極電極；

5、所述水解酸化池中裝有濾網(wǎng)，濾網(wǎng)的位置位于水解酸化池的7/8高處；

6、所述水解酸化池中設有第一攪拌裝置，所述缺氧反應池中設有第二攪拌裝置；

7、所述好氧反應池中設有曝氣裝置；

8、所述沉淀池中裝有排泥管、反射板、進水渠、中心管；

9、所述沉淀池通過第一循環(huán)泵與缺氧反應池連接，好氧反應池通過第二循環(huán)泵與缺氧反應池連接；

10、所述水解酸化池與缺氧反應池之間能夠進行自流；

11、所述陽極電極為改性鉑網(wǎng)電極；

12、所述陰極電極為鉑網(wǎng)電極，長為4.5cm，寬為0.1cm，高為4.5cm；

13、水解酸化池、缺氧反應池、好氧反應池的容積比為1-1.1:1-1.1:2；

14、所述改性鉑網(wǎng)電極的制備方法，由以下步驟組成：制備改性小粒徑石墨粉，制備改性大粒徑石墨粉，一次涂覆，二次涂覆；

15、所述制備改性小粒徑石墨粉，使用小粒徑石墨粉、聚乙二醇2000、水混合后，在室溫下進行攪拌，控制攪拌時的攪拌速度為100-400rpm，攪拌時間為50-60min，離心，取沉淀物，使用去離子水清洗后，烘干，然后與乙二胺四乙酸混合后，在室溫下進行球磨，控制球磨時的球料比為5-6:1，轉(zhuǎn)速為300-350rpm，球磨時間為30-40min，得到改性小粒徑石墨粉；

16、所述制備改性小粒徑石墨粉中，小粒徑石墨粉、聚乙二醇2000、水、乙二胺四乙酸的質(zhì)量體積比為90-100g:14-16g:800-1000ml:6-6.5g；

17、所述小粒徑石墨粉的d50粒徑為1μm；

18、所述制備改性大粒徑石墨粉，將大粒徑石墨粉、檸檬酸三鈉、水混合后，在室溫下進行攪拌，控制攪拌時的攪拌速度為100-400rpm，攪拌時間為50-60min，離心，取沉淀物，使用去離子水清洗后，烘干，然后與無水氯化鎂混合后，在室溫下進行球磨，控制球磨時的球料比為5-6:1，轉(zhuǎn)速為300-350rpm，球磨時間為70-80min，得到改性大粒徑石墨粉；

19、所述制備改性大粒徑石墨粉中，大粒徑石墨粉、檸檬酸三鈉、水、無水氯化鎂的質(zhì)量體積比為90-100g:17-20g:800-1000ml:9-10g；

20、所述大粒徑石墨粉的d50粒徑為10μm；

21、所述一次涂覆，將聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基淀粉鈉、水混合后，在45-50℃下進行攪拌，控制攪拌時的攪拌轉(zhuǎn)速為200-400rpm，攪拌時間為30-40min，加入改性小粒徑石墨粉、乙炔黑，繼續(xù)攪拌60-80min，得到一次涂覆漿料，然后將一次涂覆漿料均勻涂覆于鉑網(wǎng)電極表面，涂覆結(jié)束后進行真空干燥，得到一次涂覆后的鉑網(wǎng)電極；

22、所述一次涂覆中，聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基淀粉鈉、水的質(zhì)量比為2-2.2:5.2-5.5:50；

23、改性小粒徑石墨粉、乙炔黑、前期加入的聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量比為30-35:11-12:2-2.2；

24、所述乙炔黑的d50粒徑為40nm；

25、所述鉑網(wǎng)電極的長為4.5cm，寬為0.1cm，高為4.5cm；

26、在將一次涂覆漿料在鉑網(wǎng)電極表面均勻涂覆時，涂覆厚度為140-160μm；

27、所述二次涂覆，將聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基淀粉鈉、水混合后，在45-50℃下進行攪拌，控制攪拌時的攪拌轉(zhuǎn)速為200-400rpm，攪拌時間為30-40min，加入改性大粒徑石墨粉、乙炔黑，繼續(xù)攪拌60-80min，得到二次涂覆漿料，然后將二次涂覆漿料均勻涂覆于鉑網(wǎng)電極表面，涂覆結(jié)束后進行真空干燥，得到改性鉑網(wǎng)電極；

28、所述二次涂覆中，聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基淀粉鈉、水的質(zhì)量比為2-2.2:5.2-5.5:50；

29、改性大粒徑石墨粉、乙炔黑、聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量比為36-40:5-6:2-2.2；

30、所述乙炔黑的d50粒徑為40nm；

31、在將二次涂覆漿料在鉑網(wǎng)電極表面均勻涂覆時，涂覆厚度為160-180μm；

32、一種采用前述ao污水處理設備處理污水的工藝，由以下步驟組成：培養(yǎng)厭氧污泥，馴化污泥，穩(wěn)定運行；

33、所述培養(yǎng)厭氧污泥，將污水處理廠好氧池的污泥進行培養(yǎng)，得到厭氧污泥；

34、所述培養(yǎng)厭氧污泥中，以葡萄糖為碳源，控制cod為250-350mg/l，攪拌轉(zhuǎn)速為60-100r/min，培養(yǎng)時間為20-40min；

35、所述馴化污泥，將厭氧污泥接種至水解酸化池底部，將污泥床的液位高度控制至水解酸化池的1/3高處，并將厭氧污泥接種至缺氧反應池和好氧反應池，對好氧反應池進行曝氣至好氧反應池的溶解氧含量保持至2mg/l以上，開啟外加電源，并調(diào)整可變電阻，連續(xù)通入含有微量元素的第一模擬廢水，然后停止通過含有微量元素的第一模擬廢水，連續(xù)通入含有微量元素的第二模擬廢水，直至馴化完成；

36、所述馴化污泥中，水解酸化池內(nèi)第一攪拌裝置的轉(zhuǎn)速為70-80r/min；

37、所述厭氧污泥在缺氧反應池和好氧反應池中的接種量均為4500-5500mg/l；

38、所述缺氧反應池中第二攪拌裝置的轉(zhuǎn)速為70-90r/min；

39、所述外加電源的電壓為1.9-2.1v，可變電阻的阻值為1.9-2.1mω；

40、在連續(xù)通入含有微量元素的第一模擬廢水時，含有微量元素的第一模擬廢水的連續(xù)進水量、硝化液回流量、污泥回流量的體積比為1-1.1:2:1-1.1，有機負荷率為0.4-0.5kgcod/（m3·d），連續(xù)通入時間為5-6天；

41、所述含有微量元素的第一模擬廢水中葡萄糖的含量為780-820mg/l，nh4cl的含量為19-21mg/l，kh2po4的含量為1.9-2.1mg/l，mncl2?4h2o的含量為1.9-2.1mg/l，cacl2的含量為1.9-2.1mg/l，fecl3的含量為0.9-1.1mg/l，zncl2?4h2o的含量為0.9-1.1mg/l，mgcl2?6h2o的含量為0.9-1.1mg/l；

42、所述含有微量元素的第一模擬廢水的注入速度為n/800ml/min，其中，n為水解酸化池的池容，單位為ml；

43、所述含有微量元素的第二模擬廢水中葡萄糖的含量為1950-2050mg/l，nh4cl的含量為79-81mg/l，kh2po4的含量為9-11mg/l，mncl2?4h2o的含量為1.9-2.1mg/l，cacl2的含量為1.9-2.1mg/l，fecl3的含量為0.9-1.1mg/l，zncl2?4h2o的含量為0.9-1.1mg/l，mgcl2?6h2o的含量為0.9-1.1mg/l；

44、所述含有微量元素的第二模擬廢水的注入速度為n/600ml/min，其中，n為水解酸化池的池容，單位為ml；

45、在連續(xù)通入含有微量元素的第二模擬廢水時，有機負荷率為1.4-1.6kg?cod/（m3·d），連續(xù)通入時間為5-6天；

46、在馴化中，將水解酸化池的ph維持在5.8-6.8，將缺氧反應池和好氧反應池的ph維持在6.5-8.5；

47、所述穩(wěn)定運行，將廢水的ph調(diào)節(jié)至6.3-6.7，由水解酸化池通入，然后開啟外加電源，水解酸化池的出水流入缺氧反應池，缺氧反應池的出水流入好氧反應池，好氧反應池內(nèi)的硝化液回流至缺氧反應池中進行反硝化，硝化液回流比為250-350%，直至出水穩(wěn)定；

48、所述穩(wěn)定運行中，所述外加電源的電壓為1.9-2.1v，可變電阻的阻值為1-2mω；

49、所述缺氧反應池的溫度為18-22℃，缺氧反應池中第二攪拌裝置的轉(zhuǎn)速為70-90r/min，缺氧反應池內(nèi)溶解氧為0.48-0.52mg/l；

50、所述水解酸化池的溫度為33-37℃，水解酸化池中第一攪拌裝置的轉(zhuǎn)速為70-80r/min；

51、所述水解酸化池和缺氧反應池的水力停留時間hrt為5-10h，好氧反應池的水力停留時間hrt為10-20h；

52、所述好氧反應池的溫度為18-22℃，溶解氧為1.9-2.1mg/l。

53、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

54、（1）本發(fā)明的高效脫氮的ao污水處理設備及工藝，通過將低壓電解與生化處理工藝耦合，能夠兼具電解和生化處理工藝的優(yōu)點，從而既能夠解決生化處理工藝中兩相間傳質(zhì)效率低的問題，提高污水處理效率，又可以節(jié)約電解的能耗，延長電極壽命，此外，通過電解和生化處理工藝結(jié)合，使水解酸化池產(chǎn)生的電子通過電路進入缺氧反應池，為反硝化提供能量，減少缺氧反應池碳源的消耗，從而能夠節(jié)約成本，還能夠降低處理系統(tǒng)對污水b/c比的要求，減少人為投加碳源的需求，降低污水處理成本；而且外加電源提高了系統(tǒng)的脫氮能力，通過外加可變電阻的阻值控制系統(tǒng)反應速率，對進水負荷變化的適應能力強，系統(tǒng)抗沖擊能力強，而且通過檢測外接電阻兩端電壓就能夠直觀地觀察到發(fā)酵菌群間的電子轉(zhuǎn)移活性，對篩選電子互營菌群具有重要作用；

55、（2）本發(fā)明的高效脫氮的ao污水處理設備及工藝，陽極電極使用了改性鉑網(wǎng)電極，鉑網(wǎng)電極的改性過程為使用改性小粒徑石墨粉和改性大粒徑石墨粉分別對鉑網(wǎng)電極進行涂覆的過程，其中，改性小粒徑石墨粉的表面包覆有乙二胺四乙酸，能夠鰲合金屬離子，并在鉑網(wǎng)電極表面形成小孔隙包覆層，改性大粒徑石墨粉的表面包覆有檸檬酸三鈉與鎂離子的配合物，能夠與葡萄糖形成配位鍵，并能夠在鉑網(wǎng)電極表面形成大空隙包覆層，從而在改性鉑網(wǎng)電極表面富集菌、金屬離子、葡萄糖，從而縮短馴化時間，提高馴化效率，且在進行富集時，金屬離子位于次外層，葡萄糖位于最外層，通過對金屬離子和葡萄糖進行分別吸附，從而避免了金屬離子和葡萄糖的流失，還能夠避免使用同一吸附載體進行吸附時，由于吸附能力相差大導致的競爭吸附；

56、（3）本發(fā)明的高效脫氮的ao污水處理設備及工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)高效脫氮和去除cod，對于葡萄糖的含量為3000mg/l，nh4cl的含量為100mg/l，kh2po4的含量為20mg/l，mncl2?4h2o的含量為2mg/l，cacl2的含量為2mg/l，fecl3的含量為1mg/l，zncl2?4h2o的含量為1mg/l，mgcl2?6h2o的含量為1mg/l的模擬易酸化廢水，在連續(xù)運行6天后，系統(tǒng)出水穩(wěn)定，系統(tǒng)出水中氨氮的含量為8.6mg/l，硝態(tài)氮的含量為1.2mg/l，系統(tǒng)的cod去除率為94%；

57、（4）本發(fā)明的高效脫氮的ao污水處理設備及工藝，能夠縮短馴化時間，在馴化中，連續(xù)通入含有微量元素的第一模擬廢水5天，再連續(xù)通入含有微量元素的第二模擬廢水5天，即可完成馴化，系統(tǒng)出水中cod穩(wěn)定在100mg/l，總氮穩(wěn)定在8mg/l；

58、（5）本發(fā)明的高效脫氮的ao污水處理設備及工藝，具有抗沖擊能力強的優(yōu)點，對于高氨氮廢水仍具有較好的去除效果，對于葡萄糖的含量為3000mg/l，nh4cl的含量為250mg/l，kh2po4的含量為20mg/l，mncl2?4h2o的含量為2mg/l，cacl2的含量為2mg/l，fecl3的含量為1mg/l，zncl2?4h2o的含量為1mg/l，mgcl2?6h2o的含量為1mg/l的模擬易酸化廢水，在連續(xù)運行8天后，系統(tǒng)出水穩(wěn)定，系統(tǒng)出水中氨氮的含量為29.5mg/l，硝態(tài)氮的含量為3.2mg/l，系統(tǒng)的cod去除率為91%。