城市污水廠尾水深度脫氮產業化技術

河海大學

蔣奕穎，彭 飛，陶 琳，張雯彥，吳 怡

1 作品介紹

本項目的裝備設計了核心反應區、在線監控系統、智能控制系統三大模塊。尾水進入核心反應區，在脈沖微電場的作用下進行穩定處理；利用在線監控系統監測水質指標，由智能控制系統提供電源；同時設計了APP，實現對裝備的智能化調控。設計圖和電路原理分別如圖1 和圖2 所示。

圖1 裝備的設計圖

圖2 電路原理

2 技術原理

裝備的核心反應區采用轉盤式結構，利用電化學反硝化原理，在內部的不銹鋼扇葉上富集、馴化反硝化菌，將智能控制系統的電源負極與不銹鋼扇葉相連，為反硝化過程直接提供電子，無需添加碳源即可實現脫氮過程，與傳統工藝相比，能源清潔，綠色環保。套筒內側的脈沖微電場提供周期性電刺激，在節約電耗的同時還可激發反硝化菌活性，提高脫氮效率。通過在線監控系統和智能控制系統使裝備能夠精準監控硝態氮負荷；并以此為基礎，實現電場精確控制，能源利用最大化，構建起智能化裝備。

3 創新點及市場前景

本項目的創新點如下：（1）零碳源輸入，能源利用效率高：電極直接為反硝化脫氮過程提供電子，無外源性碳依賴，功率密度、電流密度大，水力停留時間短；（2）脈沖微電場供電，反硝化菌活性高：脈沖微電場作為陽極的同時提供周期性刺激，激發反硝化菌的活性，有利于裝備長期穩定地運行；（3）裝備運行能耗低，經濟減排：運用電化學反硝化原理，在脈沖微電流的作用下脫氮，進一步降低電耗；同時，無需額外投加碳源，節約化學能源，減少溫室氣體的排放。

在科技高速發展的今天，裝備智能化已是大勢所趨。本裝備引入智能控制系統和在線監控系統，擬實現裝備自動化運行，可應用于各種污水廠、工廠、自然水體等場合，處理低碳高硝態氮的污水。順應時代的潮流，未來能夠代替人工更加精準、低耗地控制設備，可節約大量人工成本，前景廣闊。