CN109896614B - 折流式三维电极-生物膜脱氮反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种折流式三维电极‑生物膜脱氮反应器。该反应器包括：进水池；反应器主体包括位于进水池下游并且顺次连接的至少一个三维电极‑生物膜反应池和生物滤池，在反应器主体内设置有折流板，在至少一个三维电极‑生物膜反应池内设置有电极板和生物载体填料，在生物滤池内设置有生物载体填料，在反应器主体的池底设置有穿孔承托板，在穿孔承托板和反应器主体的池底之间设置有布水管路，布水管路与至少一个三维电极‑生物膜反应池和生物滤池连通；出水池位于生物滤池的下游，出水池具有出水口和回流管路，回流管路通过变频泵与布水管路连接。

Description

折流式三维电极-生物膜脱氮反应器

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体地，涉及一种折流式三维电极-生物膜脱氮反应器。

背景技术

电极-生物膜技术是在以氢气为电子供体的自养反硝化技术的基础上发展起来的一种生物与电化学相结合的水处理技术。电极-生物膜反应器在少量或不投加有机碳源的条件下，能够实现对氮和部分有机物的去除。

电极-生物膜反应器通常包括由阴极和阳极两个电极组成的二维电极。通过在阴极表面驯化挂膜，微生物最终固定于阴极表面，以形成反硝化生物膜。

在外加电流的作用下，水被电解以产生氢气。氢气及电子在透过阴极表面时被生物活性物质捕获。氢气在生物酶的作用下作为电子供体参与到硝酸盐的还原反应中去，从而实现反硝化脱氮。

还有部分反硝化菌利用污水中的有机物作为电子供体，共同将硝酸盐的氮还原为氮气。

为了提高阴极表面的微生物的量，一些方案对二维电极进行了改进，即在二维电极之间填充颗粒活性炭。活性炭充当第三电极，以形成三维电极。该方案提高了阴极的表面积，从而提高微生物的附着量。

然而，三维电极虽然提高了微生物的量，在一定程度上也提高了脱氮效率，但作为第三电极的活性炭在反应器中容易沉积板结，阻碍了反应器中气、液的流动，从而影响反应效率。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种折流式三维电极-生物膜脱氮反应器的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种折流式三维电极-生物膜脱氮反应器。该反应器包括：进水池，所述进水池具有进水口；反应器主体，所述反应器主体包括位于所述进水池下游并且顺次连接的至少一个三维电极-生物膜反应池和生物滤池，在所述反应器主体内设置有折流板，在所述三维电极-生物膜反应池内设置有电极板和生物载体填料，在所述生物滤池内设置有生物载体填料，在所述反应器主体的池底设置有穿孔承托板，在所述穿孔承托板和所述反应器主体的池底之间设置有布水管路，所述布水管路与所述三维电极-生物膜反应池和所述生物滤池连通；出水池，所述出水池位于所述生物滤池的下游，所述出水池具有出水口和回流管路，所述回流管路通过变频泵与所述布水管路连接。

可选地，在所述三维电极-生物膜反应池的后段设置有碳源投加***。

可选地，所述三维电极-生物膜反应池为至少一个，在与所述生物滤池连接的所述三维电极-生物膜反应池的后段设置有碳源投加***。

可选地，所述三维电极-生物膜反应池为至少一个，所述折流板包括与所述反应器主体的底部连接的第一挡水板和与所述反应器主体的顶壁连接的第二挡水板，所述进水池与所述三维电极-生物膜反应池之间的池壁、多个所述三维电极-生物膜反应池之间的池壁以及所述三维电极-生物膜反应池与所述出水池之间的池壁为所述第一挡水板或者所述第二挡水板。

可选地，所述电极板包括阳极板和阴极板，相邻的所述阳极板和所述阴极板相对设置并且分别设置在相邻的两个所述折流板上。

可选地，所述阴极板的材质为不锈钢、镀镍金属或碳纤维毡；所述阳极板的材质为Ti/RuO₂、Ti/PbO₂、活性炭纤维、碳纤维毡或高纯石墨。

可选地，所述生物载体填料包括导电陶瓷颗粒、颗粒活性炭、硫磺颗粒、涂覆金属的塑料球、石墨、碳纤维毡和无烟煤中的至少一种。

可选地，还包括曝气***，所述曝气***包括风机和与所述风机连通的曝气管路，所述曝气管路被设置在所述穿孔承托板和所述反应器主体的池底之间，所述曝气管路的出口与所述至少一个三维电极-生物膜反应池和所述生物滤池连通；所述曝气***、所述回流管路和所述变频泵一起对所述至少一个三维电极-生物膜反应池中的一个或者所述生物滤池进行反冲洗。

可选地，在所述曝气管路上设置有用于调节通往所述三维电极-生物膜反应池和所述生物滤池的气流量的调节阀；在所述布水管路上设置有用于调节通往所述三维电极-生物膜反应池和所述生物滤池的水流量的调节阀。

可选地，在进行污水处理时，所述电极板的电路密度为1mA/cm²-400mA/cm²，污水在反应器中水力停留时间为2小时-8小时，出水回流比为200％。

技术效果

根据本公开的一个实施例，反应器在使用时，无需或只需少量添加有机碳源，同时能够利用阳极板产生的CO₂作为无机碳源。

此外，在反应器的内部能够形成pH缓冲体系，从而实现了硝酸氮的高去除率，降低了亚硝酸氮的积累，使得出水中的氨氮、总氮达标排放。

此外，在反应器内填充导电的生物载体填料，一方面生物载体填料的填充粒子作为微生物附着的载体，提高了反应器中的微生物量。硝化菌和反硝化菌利用电解产生的氧气和氢气进行硝化和反硝化，从而实现了污水中氨氮和硝酸盐氮的同步去除；另一方面生物载体填料增大了电极的比表面积，使得传质效果改善，提高了电流效率和处理效能。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本公开的一个实施例的折流式三维电极-生物膜脱氮反应器的结构示意图。

图2是根据本公开的一个实施例的折流式三维电极-生物膜脱氮反应器反冲洗时的出水流程示意图。

附图标记说明：

1-进水口；2-进水池；3-反应器主体；4-出水池；5-变频泵；6-出水口；7-穿孔承托板；8-回流管路；9-盖板；10-布水管路；11-曝气管路；12-变频风机；13-生物载体填料；14-阳极板；15-阴极板；16-碳源投加***；17-稳压直流电源；18-水调节阀；19-止回阀；20-气调节阀；21-反冲洗出水廊道；22-检查口；①-下挡板；②-上挡板；A-三维电极-生物膜反应池；B-生物滤池。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，如图1所示，提供了一种折流式三维电极-生物膜脱氮反应器。该反应器包括进水池2、反应器主体3、出水池4和碳源投加***15。

进水池2具有进水口1。待处理污水经由进水口1进入进水池2。再由进水池2通往反应器主体3。例如，进水池2的长度为0.1m-1m。在该例子中待处理污水为低碳氮比的污水。

反应器主体3包括位于进水池2下游并且顺次连接的三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B。三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B为一个或者多个。

例如，反应器主体3为长方体结构，其长度为1m-6m、宽度为1m-5m、高度为0.5m-4m。

在反应器主体3内设置有折流板。在三维电极-生物膜反应池A内设置有电极板和生物载体填料13。电极板包括阳极板14和阴极板15。阳极板14和阴极板15分别与稳压直流电源17的正、负极连接。

例如，阴极板15的材质为不锈钢、镀镍金属或碳纤维毡。阳极板14的材质为Ti/RuO₂、Ti/PbO₂、活性炭纤维、碳纤维毡或高纯石墨。其中，Ti/RuO₂是指在Ti的表面覆盖有RuO₂涂层。Ti/PbO₂是指在Ti的表面覆盖有PbO₂涂层。

例如，稳压直流电源17的电压为0.1V-8V。在通电后，相对应的阳极板14和阴极板15之间形成电流。

例如，折流板包括交替设置的第一挡水板和第二挡水板。第一挡水板和第二挡水板相互平行。可以是，在每个池体(例如，反应器主体3)中设置有多个第一、第二挡水板；也可以是，仅设置第一挡水板或第二挡水板；还可以是，相邻的池体之间的池壁作为第一挡水板或者第二挡水板。

在一个例子中，折流板包括与反应器主体3的底部连接的第一挡水板(即下挡板①)和与反应器主体3的顶壁连接的第二挡水板(即上挡板②)。进水池2与三维电极-生物膜反应池A之间的池壁、多个三维电极-生物膜反应池A之间的池壁以及三维电极-生物膜反应池A与出水池4之间的池壁为第一挡水板或者第二挡水板。两种挡水板中的另一种被设置在盖板9上。通过这种方式，节省了折流板的安装空间。

其中，下挡板①和上挡板②分别固定于反应器主体3的内壁上。

例如，反应器的电极板固定在池壁上。在a侧、d侧均匀固定有阳极板14，在b侧、c侧均匀固定有阴极板15。阳极板14和阴极板15的厚度为1mm-15mm。这种设置方式降低了对电极板规格的要求以及设置难度，并且池壁对电极板起到支撑加固的作用，防止电极板出现变形。

在生物滤池B内设置有生物载体填料13。生物载体填料13作为污水处理微生物的载体等。例如，生物载体填料13包括导电陶瓷颗粒、颗粒活性炭、硫磺颗粒、涂覆金属的塑料球、石墨、碳纤维毡和无烟煤中的至少一种。

在反应器主体3的池底设置有穿孔承托板7。穿孔承托板7用于承托生物载体填料13。例如，下挡板①与盖板9的垂直距离为0.1m-1m。上挡板②与底部的垂直距离为0.1m-1m。穿孔承托板7与反应器主体3的池底的垂直距离为0.1m-0.4m。相邻下挡板①和上挡板②的间距为0.2m-1m。反应器主体3内的水流呈上、下折流式流动。在盖板9上设置有用于观察、检测反应器的内部情况的检查口22。

在穿孔承托板7和反应器主体3的池底(例如，三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B的池底)之间设置有布水管路10。布水管路10与三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B连通。例如，布水管路10包括主管和与主管连通的多个支管。多个支管的出口分别位于各个池中。

例如，支管为列管，在每个列管上开设多个出口；或者支管为单根管，并且平铺在的池底。在支管上开设有多个出口。

出水池4位于生物滤池B的下游。例如，出水池4的长度为0.1m-1m。出水池4具有出水口6和回流管路8。回流管路8通过变频泵5与布水管路10连接。例如，变频泵5将出水池4中的水输送至出水池4的上游的至少一个池体中。设置回流***(例如，回流***包括回流管路8、变频泵5和布水管路10等)原因是生物脱氮过程需要消耗大量的碳源，而在出水COD不足的情况下，可通过开启碳源投加***16来添加额外碳源(例如，葡萄糖、甲醇等)的举措，对于污水中还含有大量COD的污水，采用回流的方法可以在进一步消耗COD的情况下去除N，保持一定的碳氮比，从而使出水满足要求。

例如，在每个支管上设置有水调节阀18，通过水调节阀18来调节每个池中的回流水的流量。

在三维电极-生物膜反应池A的后段设置有碳源投加***15。碳源投加***15用于向反应器中投加碳源。在进行污水处理过程中反应器中的碳不断消耗。通过碳源投加***15能及时有效地补充碳源。

在该实施例中，反应器在使用时，无需或只需少量添加有机碳源，同时能够利用阳极板14产生的CO₂作为无机碳源。

此外，通过设置折流板能够有效地增加水在反应器中的流速，增加了湍流的效果，这使得生物载体填料13不易产生淤积、板结等现象。

此外，在反应器的内部能够形成pH缓冲体系，从而实现了硝酸氮的高去除率，降低了亚硝酸氮的积累，使得出水中的氨氮、总氮达标排放。

此外，在反应器内填充导电的生物载体填料13，一方面生物载体填料13的填充粒子作为微生物附着的载体，提高了反应器中的微生物量。硝化菌和反硝化菌利用电解产生的氧气和氢气进行硝化和反硝化，从而实现了污水中氨氮和硝酸盐氮的同步去除；另一方面生物载体填料13增大了电极的比表面积，使得传质效果改善，提高了电流效率和处理效能。

在一个例子中，三维电极-生物膜反应池A为多个。例如，多个所述三维电极-生物膜反应池A顺次连接。在与生物滤池B连接的三维电极-生物膜反应池A的后段设置有碳源投加***15。碳源可以是但不局限于葡萄糖、甲醇、乙酸钠等。通过碳源投加***15能够有效地补充反应器中消耗的碳。

在一个例子中，反应器还包括曝气***。曝气***包括风机和与风机连通的曝气管路11。例如，风机为变频风机12。曝气管路11被设置在穿孔承托板7和反应器主体3的池底之间。曝气管路11的出口与三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B连通。曝气***、回流管路8和变频泵一起对三维电极-生物膜反应池A中的一个或者生物滤池B进行反冲洗。

例如，在曝气管路11上设置有用于调节通往所述三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B的气流量的调节阀，例如，气调节阀20。在布水管路上设置有用于调节通往三维电极-生物膜反应池A和所述生物滤池B的水流量的调节阀，例如，水调节阀18。曝气管路11包括主管和与主管连接的支管。如前所述，支管为列管或者单根管，在支管上设置有曝气头。在进行反冲洗时，开启变频泵5和变频风机12。通过对气调节阀20和水调节阀18的控制，实现对逐个池体的气水反冲洗。通过气水反冲洗能够有效地去除反应器中的失去活性的微生物、淤泥等，同时对电极板、生物载体填料13进行清理，防止出现淤塞。

此外，逐个对池体进行气水反冲洗的方式，相比于同时对多个池体进行气水反冲洗，仅需要采用较小功率的变频泵即可满足要求，降低了设备的功率要求。

反冲洗的气、水等被排出反应器外。例如，在反应器内设置有反冲洗出水廊道21。反冲洗出水廊道21位于反应器的沿宽度方向的中部。在进行反冲洗时，水从两侧被集中到反冲洗出水廊道21中，进而被排出反应器。

在一个例子中，在进行污水处理时，电极板的电路密度为1mA/cm²-400mA/cm²，污水在反应器中的水力停留时间为2小时-8小时，出水回流比为200％。在该工况下，污水处理的效率高，出水的质量好。

使用该折流式三维电极-生物膜脱氮反应器处理污水的方法包括：

S1、按照设计要求在反应器内固定电极板，并填充生物载体填料13。阳极板14连接稳压直流电源17的正极，阴极板15连接稳压直流电源17负极，生物载体填料13为第三极。

S2、按生物载体填料13的体积与污泥的体积为1:1-2:1的比例，将污水厂的厌氧污泥接种于反应器内。维持反应器内温度约30℃，以28小时为周期补充营养元素。然后，静置72小时后，排出污泥。接下来，通过进水口1向进水池2连续进水，同时电极板通直流电，对反应器进行驯化。例如，通过控制稳压直流电源17将电流强度由0逐渐增大至400mA后又降低至200mA，并保持恒定。在驯化约20-40天后，在反应器内硝酸盐氮去除率达到70％以上的情况下，即认为驯化完成。

S3、将待处理污水通入反应器主体3中。接下来，控制电极板的电流密度和污水的停留时间。例如，电极板的电流密度控制在1mA/cm²-400mA/cm²，污水在反应器中停留的时间为2小时-8小时，以实现反应器的连续运行和较好的处理效果。

在反应器正常运行时，关闭曝气***，仅开启布水***(包括变频泵5和布水管路10)。通过控制出水池4的回流管路8上的变频泵5，以及每根布水支管上的水调节阀18的启、闭，以实现对进水池2、三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B中的每个池体回流水量大小的调控。通过这种方式，有利于调整在污水处理过程中，反应器内的待处理污水中的亚硝酸盐、硝酸盐和有机物的浓度，可以显著提高对总氮的去除效果。

在该例子中，三维电极-生物膜法是一个电化学作用和生物作用相耦合的过程，其工作原理如下：

1.生物膜净化原理

经长期污泥水浸泡后，水中微生物会附着在生物载体填料13的表面，并生长繁殖，逐渐在生物载体填料13的表面上形成一层生物膜状物质，即生物膜。通过生物膜内的高浓度活性微生物，氧化降解周边污染物质的方法简称生物膜法。

传统的微电解反应器的运行条件不利于微生物生长。在该例子中，通过改变反应器的pH值范围，并辅以微生物接种的方式，在生物载体填料13的表面形成生物膜，以此提高对水中的污染物质的净化效果，改变混合液溶解氧数值。通过生物膜中多种微生物在缺氧、好氧不同状态下共同作用，能够实现生物脱氮，从而去除污水中的氮污染物。

2.生物膜电极法作用

生物膜电极脱氮是一个电化学作用与生物还原作用紧密相连的过程。在电流作用下，电解水产生氢气：

2H₃O⁺+2e＝H₂+2H₂O

2H₂O+2e＝H₂+2OH^-

反硝化菌固定在电极的表面，与电极直接接触，电极表面产生的氢立即被反硝化菌利用，并发生还原反应，减少了氢在水中扩散时与氧的结合。另外，氢是由生物膜内向外扩散的，这一传质方向的改变和传质动力的增强，显著提高了氢的利用率，从而增强了反硝化效果。氢解析速度的提高，也有利于降低氢过电位，减少电能消耗。反应式为：

NO₃ ^-+H₂＝NO₂ ^-+H₂O

2NO₂ ^-+2H₂+2H⁺＝N₂O+3H₃O

N₂O+H₂＝N₂+H₂O

总反应式为：2NO₃ ^-+5H₂+2H⁺＝N₂+6H₂O

阴极表面的反硝化菌以电解产生的氢作为电子供体，无需外加有机营养源。但对污水中原有的有机物，反硝化菌也可以利用。因此，在电极生物膜反硝化脱氮的同时也去除了其中的有机污染物。

实施例1：

在该例子中，使用一种折流式三维电极-生物膜脱氮反应器处理一种低碳氮比(例如，碳氮比为0.5-5.0)的含氮污水。

其中，微生物的驯化过程为：将生物载体填料13与污泥体积按照2:1的比例混合。将污水厂的厌氧污泥接种于反应器内，并维持反应器内的温度约为30℃，以24h为周期补充营养元素。接下来，静置72h后，排出污泥。然后，通过进水口1开始连续进水，同时通直流电进行驯化。电流强度由0逐渐增大至400mA后又降低至200mA，并保持恒定。在驯化30天后，在反应器内硝酸盐氮去除率达到70％以上的情况下，认为驯化完成。

如图1所示，在该例子中，污水的总氮浓度为217.3-220.2mg/L，氨氮含量为48.4-50.2mg/L。污水从进水口1流入进水池2，在与进水池2的出水回流水混合后进入反应器主体3的三维电极-生物膜反应池A。

其中，该回流水对进水起到补充碳源的作用，以提高脱氮效率，而且通过调节回流量的大小，可使反应器内的体系维持稳定的缺氧环境。在外加电流的作用下发生电化学作用与生物还原作用。污水与阴极板15、阳极板14和生物载体填料13接触。该反应器主体3由3个三维电极-生物膜反应池A和1个生物滤池B组成。在两种池体的底部设有穿孔承托板7，穿孔承托板7至反应器主体3的池底内的空间设置布水管路10和曝气管路11。出水池4的回流管路8连接变频泵5。布水管路10的每根支管上单独设置水调节阀18。支管分别位于进水池2、三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B的池底。

在变频风机12与曝气管路11的主管之间设置有止回阀19。每根支管上分别设置气调节阀20。支管分别位于三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B的池底。在与生物滤池B紧连的三维电极-生物膜反应池A的后段设置有碳源投加***15。电极板的电流密度为200mA/cm²，污水在反应器中的停留时间为8小时。

该反应器主体3的长度为4m、宽度为2m、高度为2m。三维电极-生物膜反应池A由电极板、生物载体填料13和穿孔承托板7组成。生物滤池B由生物载体填料13和穿孔承托板7组成。

稳压直流电源17的电压为2V。三维电极-生物膜反应池A内的电极由若干固定于内壁的电极板组成。在a侧、d侧均匀固定有阳极板14。在b侧、c侧均匀固定有阴极板15。

下挡板①和上挡板②相互平行且依次交替排列，且下挡板①的底端与反应器主体3的底面相连。上挡板②的顶端与反应器主体3的盖板9相连，且下挡板①和上挡板②分别固定于反应器主体3的内壁上。上挡板②与穿孔承托板7的垂直距离为0.2m。下挡板①与盖板9的垂直距离为0.2m。相邻下挡板①和上挡板②的间距为0.6m。穿孔承托板7与反应器主体3的池底的垂直距离为0.1m。反应器主体3内的水流呈上下折流式流动。进水池2和出水池4的长度分别为0.2m。

在该例子中，阴极板15的材质为不锈钢板，阳极板14的材质为活性炭纤维。生物载体填料13为高纯石墨和涂覆金属的塑料球。生物载体填料13填充在三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B内。

阳极板14和阴极板15厚度为3mm。在阴极板15上产生氢气和氢氧根；在阳极板14上产生氧气。在高纯石墨上的碳发生氧化反应，生成二氧化碳。二氧化碳溶于水中，部分转化为碳酸、碳酸氢根等。

碳酸、碳酸氢根等产物与氢气均可被生物膜中的微生物高效利用。同时，碳酸、碳酸氢根等向生物膜内扩散，对反硝化***中的pH起到一定的缓冲作用。

污水流至生物滤池B，通过生物膜的净化作用去除水中污染物。生物滤池B的出水流至出水池4。在与生物滤池B紧连的三维电极-生物膜反应池A的后段投加葡萄糖。

在该例子中，出水池4的出水中总氮含量为13.4mg/L-14.8mg/L，氨氮含量为3.6mg/L-4.8mg/L。

在该例子中，通过调节布水管路10上的水调节阀18的启、闭，实现出水回流和反冲洗。在正常运行时，出水回流比为200％时，回流水均匀回流至进水池2、2个三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B，进水池22的回流比为50％，2个三维电极-生物膜反应池A的回流比分别为50％，生物滤池B的回流比为50％。

在对三维电极-生物膜反应池A或生物滤池B进行气水反冲洗时，开启同一三维电极-生物膜反应池A或生物滤池B的水调节阀18和气调节阀20，依次调节变频风机12的曝气风量和变频泵5的反冲洗水量，以实现对单个三维电极-生物膜反应池A或生物滤池B的气水反冲洗。反冲洗水通过反冲洗出水廊道21收集，并排出。

实施例2：

在该例子中，反应器主体3中的生物载体填料13的体积与污泥的体积按照1:1的比例混合。微生物驯化时间为20天。污水的总氮浓度为130.8mg/L-134.7mg/L，氨氮含量为28.8mg/L-32.4mg/L。

在进行处理时，电极板的电流密度为300mA/cm²，污水在反应器中的停留时间为5小时。稳压直流电源17的电压为4V。反应器主体3的长度为3m、宽度为1.5m、高度为1.5m。反应器主体3的设置1个三维电极-生物膜反应池A。进水池2的长度为0.7m，出水池4的长度为0.3m。上挡板②与穿孔承托板7的垂直距离为0.1m。下挡板①与盖板9的垂直距离为0.1m。穿孔承托板7与反应器主体3池体底面的垂直距离为0.15m。相邻下挡板①和上挡板②的间距为0.5m。

阳极板14和阴极板15的厚度为5mm。阴极板15的材质为镀镍金属板。阳极板14的材质为Ti/PbO₂。生物载体填料13为涂覆金属的塑料球和硫磺颗粒。在该例子中，不需要投加碳源。

在该例子中，出水池4的出水中总氮含量为12.4mg/L-13.9mg/L，氨氮含量为2.7mg/L-3.1mg/L。在正常运行时，出水均匀回流至三维电极-生物膜反应池A和生物滤池B。出水不回流至进水池2。三维电极-生物膜反应池A的回流比为100％，生物滤池B的回流比为100％。

实施例3：

在该例子中，反应器主体3中的生物载体填料13的体积与污泥体积按照3:2的比例混合。微生物驯化时间为30天。污水总氮浓度为97.6mg/L-101.2mg/L，氨氮含量为19.7mg/L-21.6mg/L。

在进行处理时，电极板的电流密度为600mA/cm²，污水在反应器中的停留时间为2小时。稳压直流电源17的电压为8V。反应器主体3的长度为5m、宽度为2.5m、高度为3m。反应器主体3的设置2个三维电极-生物膜反应池A，进水池2的长度为1m，出水池4的长度为0.4m。上挡板②与穿孔承托板7的垂直距离为0.4m。下挡板①与盖板9的垂直距离为0.3m。相邻下挡板①和上挡板②的间距为0.8m。

阳极板14和阴极板15厚度为8mm。阴极板15的材质为碳纤维毡，阳极板14的材质为Ti/RuO2。生物载体填料13为颗粒活性炭和无烟煤。

在该例子中，出水池4的出水中总氮含量为13.8mg/L-14.4mg/L，氨氮含量为2.9mg/L-3.4mg/L。在与生物滤池B紧连的三维电极-生物膜反应池A后段投加乙酸钠。在正常运行时，出水均匀回流至2个三维电极-生物膜反应池A。2个三维电极-生物膜反应池A的回流比分别为100％。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种折流式三维电极-生物膜脱氮反应器，其中，包括：

进水池，所述进水池具有进水口；

反应器主体，所述反应器主体包括位于所述进水池下游并且顺次连接的至少一个三维电极-生物膜反应池和生物滤池，在与所述生物滤池连接的所述三维电极-生物膜反应池的后段设置有碳源投加***，在所述反应器主体内设置有折流板，在所述反应器主体内沿宽度方向的中部设置有反冲洗出水廊道，在所述至少一个三维电极-生物膜反应池内设置有电极板和生物载体填料，在所述生物滤池内设置有生物载体填料，所述生物载体填料包括导电陶瓷颗粒、颗粒活性炭、硫磺颗粒、涂覆金属的塑料球、石墨、碳纤维毡和无烟煤中的至少一种，在所述反应器主体的池底设置有穿孔承托板，在所述穿孔承托板和所述反应器主体的池底之间设置有布水管路，所述布水管路与所述至少一个三维电极-生物膜反应池和所述生物滤池连通；以及

出水池，所述出水池位于所述生物滤池的下游，所述出水池具有出水口和回流管路，所述回流管路通过变频泵与所述布水管路连接；

在污水处理时，变频泵将出水池中的水输送至出水池的上游的至少一个池体中。

2.根据权利要求1所述的折流式三维电极-生物膜脱氮反应器，其中，所述三维电极-生物膜反应池为至少一个，所述折流板包括与所述反应器主体的底部连接的第一挡水板和与所述反应器主体的顶壁连接的第二挡水板，所述进水池与所述三维电极-生物膜反应池之间的池壁、多个所述三维电极-生物膜反应池之间的池壁以及所述三维电极-生物膜反应池与所述出水池之间的池壁为所述第一挡水板或者所述第二挡水板。

3.根据权利要求1所述的折流式三维电极-生物膜脱氮反应器，其中，所述电极板包括阳极板和阴极板，相邻的所述阳极板和所述阴极板相对设置并且分别设置在相邻的两个所述折流板上。

4.根据权利要求3所述的折流式三维电极-生物膜脱氮反应器，其中，所述阴极板的材质为不锈钢、镀镍金属或碳纤维毡；所述阳极板的材质为Ti/RuO₂、Ti/PbO₂、活性炭纤维、碳纤维毡或高纯石墨。

5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的折流式三维电极-生物膜脱氮反应器，其中，还包括曝气***，所述曝气***包括风机和与所述风机连通的曝气管路，所述曝气管路被设置在所述穿孔承托板和所述反应器主体的池底之间，所述曝气管路的出口与所述三维电极-生物膜反应池和所述生物滤池连通；所述曝气***、所述回流管路和所述变频泵一起对所述至少一个三维电极-生物膜反应池中的一个或者所述生物滤池进行反冲洗。

6.根据权利要求5所述的折流式三维电极-生物膜脱氮反应器，其中，在所述曝气管路上设置有用于调节通往所述三维电极-生物膜反应池和所述生物滤池的气流量的调节阀；在所述布水管路上设置有用于调节通往所述三维电极-生物膜反应池和所述生物滤池的水流量的调节阀。

7.根据权利要求1-4中的任意一项所述的折流式三维电极-生物膜脱氮反应器，其中，在进行污水处理时，所述电极板的电路密度为1mA/cm²-400mA/cm²，污水在反应器中水力停留时间为2小时-8小时，出水回流比为200％。

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