城市污水厂尾水深度脱氮产业化技术

河海大学

蒋奕颖，彭 飞，陶 琳，张雯彦，吴 怡

1 作品介绍

本项目的装备设计了核心反应区、在线监控系统、智能控制系统三大模块。尾水进入核心反应区，在脉冲微电场的作用下进行稳定处理；利用在线监控系统监测水质指标，由智能控制系统提供电源；同时设计了APP，实现对装备的智能化调控。设计图和电路原理分别如图1 和图2 所示。

图1 装备的设计图

图2 电路原理

2 技术原理

装备的核心反应区采用转盘式结构，利用电化学反硝化原理，在内部的不锈钢扇叶上富集、驯化反硝化菌，将智能控制系统的电源负极与不锈钢扇叶相连，为反硝化过程直接提供电子，无需添加碳源即可实现脱氮过程，与传统工艺相比，能源清洁，绿色环保。套筒内侧的脉冲微电场提供周期性电刺激，在节约电耗的同时还可激发反硝化菌活性，提高脱氮效率。通过在线监控系统和智能控制系统使装备能够精准监控硝态氮负荷；并以此为基础，实现电场精确控制，能源利用最大化，构建起智能化装备。

3 创新点及市场前景

本项目的创新点如下：（1）零碳源输入，能源利用效率高：电极直接为反硝化脱氮过程提供电子，无外源性碳依赖，功率密度、电流密度大，水力停留时间短；（2）脉冲微电场供电，反硝化菌活性高：脉冲微电场作为阳极的同时提供周期性刺激，激发反硝化菌的活性，有利于装备长期稳定地运行；（3）装备运行能耗低，经济减排：运用电化学反硝化原理，在脉冲微电流的作用下脱氮，进一步降低电耗；同时，无需额外投加碳源，节约化学能源，减少温室气体的排放。

在科技高速发展的今天，装备智能化已是大势所趋。本装备引入智能控制系统和在线监控系统，拟实现装备自动化运行，可应用于各种污水厂、工厂、自然水体等场合，处理低碳高硝态氮的污水。顺应时代的潮流，未来能够代替人工更加精准、低耗地控制设备，可节约大量人工成本，前景广阔。