医院的污水，除一般生活污水外，还含有化学物质、放射性废水和病原体。因此，必须经过处理后才能排放，特别是肝炎等传染病病房排出来的污水，须经消毒后才可排放。无集中式污水处理设备的医院，对有传染性的粪便，必须单独消毒使其无害化。对含放射性同位素的污水，应按同位素处理要求处理。医院污水在处理过程中，沉淀的污泥含大量的细菌、病毒和寄生虫卵，须经消毒（常用熟石灰消毒）或高温堆肥后方可用作肥料。

医院各部门的功能、设施和人员组成情况不同，产生污水的主要部门和设施有：诊疗室、化验室、病房、洗衣房、X光照像洗印、动物房、同位素治疗诊断、手术室等排水。医院行政管理和医务人员排放的生活污水，食堂、单身宿舍、家属宿舍排水。不同部门科室产生的污水成分和水量各不相同，如重金属废水、含油废水、洗印废水、放射性废水等。而且不同性质医院产生的污水也有很大不同。医院污水较一般生活污水排放情况复杂。

医院污水来源及成分复杂，含病原性微生物、有毒、有害的物理化学污染物和放射性污染等，不经有效处理会成为一条疫病扩散的重要途径和严重污染环境。

处理原则

1.全过程控制原则。对医院污水产生、处理、排放的全过程进行控制。

2.减量化原则。严格医院内部卫生安全管理体系，在污水和污物发生源处进行严格控制和分离，医院内生活污水与病区污水分别收集，即源头控制、清污分流。

严禁将医院的污水和污物随意弃置排入下水道

3.就地处理原则。为防止医院污水输送过程中的污染与危害，在医院必须就地处理。

4.分类指导原则。根据医院性质、规模、污水排放去向和地区差异对医院污水处理进行分类指导。

5.达标与风险控制相结合原则。全面考虑综合性医院和传染病医院污水达标排放的基本要求，同时加强风险控制意识，从工艺技术、工程建设和监督管理等方面提高应对突发性事件的能力。

6.生态安全原则。有效去除污水中有毒有害物质，减少处理过程中消毒副产物产生和控制出水中过高余氯，保护生态环境安全。

处理方法

医院污水处理之曝气生物滤池法

医院污水主要来自诊疗室，病房，化验室，手术室，洗衣房，行政管理部门以及食堂，宿舍等排放的污水，主要污染物为有机污染物，病原微生物及病毒。医院污水现在只经格栅除渣及消毒后处理既排放，采用二氧化氯消毒剂，余氯和细菌学指标能达标，但有机物未被去除。为了全面达标，医院增加了曝气生物滤池污水处理工艺处理污水。考虑到该医院污水处理厂占地有限以及水中含有一定量消毒剂的特点，决定采取负荷高，占地少，对进水有机物浓度范围适应性钱的曝气生物滤池工艺。

曝气生物滤池具有以下特点：

(1)有机负荷高，占地少

(2)生物量大，活性高，抗冲击能力强

(3)具有生物降解反应与过滤双重功能，不需二沉池

(4)由于滤料的切割作用，氧利用率高

(5)运行稳定可靠，管理方便

医院污水处理之氯化法

(1)次氯酸钠法。次氯酸钠是普通的化学试剂真人百家家乐app，起运输，储存和购买都比较方便。次氯酸钠溶于水生产次氯酸根离子，可用于消毒杀菌，但它不稳定，光照，受潮易于分解，消毒能力很弱。

(2)二氧化氯法。二氧化氯是一种强氧化剂，它可以杀灭细菌，繁殖体，真菌和病毒等。有关研究表明，二氧化氯溶于水后，有50%-7o%转变为次氯酸根离子和亚氯酸根离子，对红细胞有损害，会干扰人体对碘的吸收，还可以使血液胆固醇升高。因此，目前一般用前两种方法处理医院污水。

污水处理设备三级处理工艺

1、一级处理

医院污水一级处理的典型工艺是一级沉淀加消毒。此流程适用于污水排人市政下水道的医院，特别是一些综合医院。就我国目前的情况而言，大多数城市医院污水处理后是排人城市下水道，故通常只进行一级处理。但随着医院污水排放标准的提高，有些大城市医院也积极采用二级处理以确保处理后出水的水质。

2、二级处理

二级处理通常为生物处理，常采用的处理方法有:生物转盘法、生物接触氧化法、射流曝气法、氧化沟法、塔式生物滤池法等。这些技术均属生物氧化法，通常是利用鼓风曝气、机械曝气等，使污水中真菌等微生物大量繁殖，以吸附和氧化污水中的有机物等有害物质。二级处理工艺适用于医院污水排人地面水域的情况，可对污水的生物性污染、理化性污染及有毒有害物质进行处理。生物氧化法处理污水虽然出水水质较好，但会产生大量的活性污泥，需进行污泥处理，这加大了处理流程、增加了处理费用;同时，曝气会对空气造成二次污染:另外，生物处理污水停留时间较长，工艺设施占地面积较大也是其弱点。因此，多数医院逐步对原有的工艺进行改造或新建较先进的污水处理工程，以提高出水水质，使之达标排放。

3、消毒处理

医院污水消毒处理方法很多，大致可分为物理方法和化学方法两大类。物理方法有辐射法、紫外线法、加热法、冷冻法等。用物理方法对医院污水进行消毒处理，通常适用于污水量较小的情况，且其处理效果往往不如采用化学法明显，但该法有个突出的优点，即无二次污染。物理方法中较常用的是紫外线消毒法，具有快速、设备简单、维修方便、无二次污染等优点，但其不足之处在于污水前处理要求严格，处理水量较小、易被有机物干扰及无持续消毒作用。

医院污水处理设备的原则

针对医院污水处理的原则，主要有以下几个方面：

1、充分考虑工程操作、管理、维护的方便，降低劳动强度;

2、采用成熟的工艺技术及设备，充分发挥其优势，满足设计要求，确保稳定运行;

3、遵守国家及地方有关环保法律法规和技术政策;

4、在设计中贯彻节能的原则，大限度降低废水的处理成本和运转费用，实现资源化利用，争取获得大的经济效益;

5、合理降低工程造价和运行费用，提高工程效益，同时大限度地提高系统的可靠性。

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污水脱碳 一种利用生物电化学系统强化污水脱氮并同步产生电能的方法与流程

本发明涉及生物电化学领域和污水处理领域，具体涉及一种强化污水脱碳脱氮同步产生电能的方法。

背景技术：

随着人口的增长和经济的快速发展，我国的废水排放量逐年增多，水污染现象日益严峻，不仅造成水资源短缺，而且严重威胁水安全。其中，含氮废水的排放是引发水环境问题的重要原因之一。一方面，氮作为主要的营养元素，与磷共存于自然水体时会引发水体富营养化，使水生生物大量死亡，水质恶化，饮用水源地受到严重污染；另一方面，现有的水处理工艺不能充分实现反硝化，导致硝酸盐和亚硝酸盐在出水中积累，诱发水中致癌物质的生成，威胁人类的生命健康。因此，废水脱氮是保障水环境和水生态安全的重要前提。此外，随着我国城镇化进程的不断加快，水资源短缺状况日益严重，尤其是京津冀地区，承载全国10％的人口、粮食产量和gdp，而水资源总和不足全国的1.3％，属于严重缺水地区，废水循环再生利用无疑是缓解水资源危机的重要途径，这为废水的深度处理提出了更高的要求，尤其是对于氮素的控制，各项废水回用标准均将其列为重点管控指标，对其排放浓度控制的标准越来越严格，也为污水的深度处理带来了更大的挑战，因此，重视污水脱氮，推动相关技术的研发具有重要的前瞻性和战略性。

生物电化学系统(bess)是近三十年发展起来的一项突破性的技术，该技术的核心是在电极表面形成电活性生物膜，它结合了生物处理和电化学方法的优势，能够对水中污染物去除和转化的同时，回收资源和能源。2005年，park等人在生物电化学系统的生物阴极实现了反硝化，并发现这种反硝化途径不依赖氢气作为电子中介体，这样大大降低了硝酸盐还原的能量损失。2010年，昆士兰大学团队在生物电化学系统中实现了同步硝化反硝化，进一步证明了生物电化学系统脱氮的可行性。当碳源和氮源共存时，电活性微生物在利用碳源产电的同时，还可以还原硝酸盐脱氮。因此，利用生物电化学系统处理含氮污水，对电子供体的需求较低，减少了外碳源投加的需求，具有安全、无二次污染的优势；其次，通过电流和电位的实时反馈，可监测微生物的活性，使该系统的可控性更强；更为重要的是，微生物作为催化剂具有的低成本、可自我更新、抗污染能力强的特点，比传统电催化技术具有更好的经济性和稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的在于利用生物电化学系统进一步强化污水脱碳和脱氮，并且同步产生电能。

本发明提供了一种利用生物电化学系统强化污水脱氮并同步产生电能的方法，其特征在于，利用的生物电化学系统为双极室构型，采用恒电位的方法富集电极生物膜，构建生物电极，具体包括：

(1)双极室生物电化学系统

阳极：以碳基材料作为阳极电极材料，选自碳纤维刷或其它碳基

材料如：碳布、石墨等；

阴极：以碳基材料或金属材料为阴极电极材料；

隔膜：阴极室和阳极室之间以阳离子交换膜或质子交换膜隔开；

(2)启动过程：恒电位构建电活性生物膜

利用恒电位仪，将阳极电位恒定在-0.2v～-0.4vvs.ag/agcl之间的某一电位条件下，阳极室接种混合污泥(如采用污泥厂二沉池的污泥)，并提供乙酸钠或其它有机物(如：葡萄糖、淀粉、乙醇等)为碳源，进行定向驯化电活性生物膜，其中，阳极室中的碳作为电子供体被电活性微生物氧化，将电子传递给阳极电极，产生电流；阴极上进行的反应可以为但不限于氧还原、铁还原、产氢、产甲烷、硫还原等任意的还原反应；

(3)稳定运行过程

以序批式或连续流的方式进行稳定反应，阳极室进水中具有碳源和氮源(氮源为硝态氮no3--n)，且碳氮比(c/n)大于0.5(即本发明适用于实际中的高碳氮比及低碳氮比污水的处理)，同时阳极室内为厌氧环境，发生碳源氧化和反硝化反应，即：同时发生有机物降解、脱氮和产电过程；阳极电位恒定在-0.2v～-0.4vvs.ag/agcl之间的某一电位条件下；阴极上进行的反应可以为但不限于氧还原、铁还原、产氢、产甲烷、硫还原等任意的还原反应；

步骤(2)采用序批式进行反应，当各周期电流变化相同，并且稳定运行3个周期以上时，表明装置启动完成，电活性微生物富集成功。

步骤(2)中构建的电活性生物膜组成即生物电化学系统定向富集的生物膜中包括电活性微生物和反硝化微生物；电活性微生物包括但不限于产电假单胞菌属/和地杆菌；反硝化微生物包括但不限于反硝化假单胞菌属/和食酸反硝化菌属/和黄金杆菌属/和紫细菌。

碳源的浓度可以根据实际任意选择，如0.2-10g/l。

本发明所提供的技术方法可用于城市污水处理厂或工业废水处理厂反硝化单元，强化污水脱氮。

与其它污水处理方法相比，该方法具有以下特点：

·在去除有机物和氮的同时，能够产生电能，可以进行回收和利用；

·氮在生物阳极去除，利用电极生物膜反硝化，效率更高，速度更快，并且脱氮过程同时促进了cod的去除，使得脱氮率可以达到99％以上；

·相比传统厌氧反硝化工艺，该生物电化学系统启动速度快，启动时间短；

·通过电流和电位的实时反馈，可监测微生物的活性，使该系统的可控性更强。

附图说明

图1一种双极室生物电化学系统装置构型示意图；

图2生物电化学系统氮源加入前后产电效能变化(a)电位恒定在-0./agcl条件下；(b)电位恒定在-0./agcl条件下；

图3硝氮浓度随时间变化(a)电位恒定在-0./agcl条件下；(b)电位恒定在-0./agcl条件下。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

(1)电活性微生物的富集及生物电极的构建

利用本发明所述方法，以序批式启动双极室单生物电化学装置，如图1所示，装置阳极以碳纤维为电极材料，阴极以石墨棒为电极材料，阴极和阳极之间以阳离子交换膜隔开，以ag/agcl为参比电极，参比电极置于阳极室中。阳极和阴极的工作体积均为80ml，阳极接种混合活性污泥(采用污泥厂二沉池的污泥)，以乙酸钠(2g/l)为碳源，将工作电位分别恒定在-0.2v或-0./agcl条件下，定向富集电活性微生物膜。如图2所示，运行48小时后，观察到各装置有电流产生，表明微生物在电极表面生长，并能以有机质(乙酸钠)作为电子供体，与电极之间进行电子传递，进而产生电流。当各装置周期电流变化相同，并且稳定运行3个周期以上时，表明装置启动完成，电活性微生物富集成功。其中，以-0.2v和-0.3v电位运行的装置，稳定平均峰电流分别对应为3.1ma和5.4ma。

(2)生物电化学系统处理含氮污水时的产电及脱氮效能

保持其它条件不变，阳极进水中加入硝态氮，no3--n浓度为140mg/l，c/n比为10.7真人百家家乐app，稳定运行6个周期以上。

如图2所示，加入硝氮后，周期峰值电流显著增大，以-0.2v和-0.3v电位运行的装置，最大周期峰值电流分别增大到和10.4ma和9.8ma，并且运行周期明显缩短。这表明，在这一运行条件下，硝氮的存在会强化产电过程。

如图3所示，以-0.2v和-0.3v电位运行的装置，硝氮在12h内浓度均由140mg/l降低到0.5mg/l以下，去除效率达到99.6％，去除速率达到0./m3·d，这表明该方法可以高效的实现反硝化，去除水中的硝氮。

利用高通量测序对电极生物膜上的微生物群落结构进行检测，结果表明在阳极生物膜上，具有反硝化功能的简单螺旋形菌属()、金黄杆菌()、食酸菌属()和生丝微菌属()为主要功能菌，同时，具有产电能力的假单胞菌属也具有较大的丰度。以-0.2v和-0.3v电位运行的装置，二者的阳极微生物群落组成差异较小。

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