城市污水厂尾水深度脱氮产业化技术.pdf

物联网技术 2023年/第9期 iCAN论坛 iCAN Forum2河海大学蒋奕颖，彭 飞，陶 琳，张雯彦，吴 怡摘 要：在污水处理厂内，硝态氮主要通过生物反硝化过程脱除，需要额外投加碳源提供反硝化过程所需电子，这些碳源最终都会转化为CO2，增加了温室气体的排放。此外，传统反硝化过程伴随大量的电能消耗，进一步增加了能源供应的紧张现状。为 了解决以上问题，践行节能减排、绿色能源的理念，本项目设计了一种脉冲微电场下城市尾水深度脱氮智能化装备。该一体化装备主要由核心反应区、在线监控系统和智能控制系统组成。本项目是一种更加生态友好且高效低耗的污水处理厂尾水深度脱氮方案。关键词：污水厂污水深度脱氮；电化学反硝化；脉冲微电场；一体化装备；智能调控城市污水厂尾水深度脱氮产业化技术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。