河海大學(xué)

蔣奕穎，彭 飛，陶 琳，張?chǎng)?，?怡

1 作品介紹

本項(xiàng)目的裝備設(shè)計(jì)了核心反應(yīng)區(qū)、在線監(jiān)控系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)三大模塊。尾水進(jìn)入核心反應(yīng)區(qū)，在脈沖微電場(chǎng)的作用下進(jìn)行穩(wěn)定處理；利用在線監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)水質(zhì)指標(biāo)，由智能控制系統(tǒng)提供電源；同時(shí)設(shè)計(jì)了APP，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備的智能化調(diào)控。設(shè)計(jì)圖和電路原理分別如圖1 和圖2 所示。

圖1 裝備的設(shè)計(jì)圖

圖2 電路原理

2 技術(shù)原理

裝備的核心反應(yīng)區(qū)采用轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)，利用電化學(xué)反硝化原理，在內(nèi)部的不銹鋼扇葉上富集、馴化反硝化菌，將智能控制系統(tǒng)的電源負(fù)極與不銹鋼扇葉相連，為反硝化過(guò)程直接提供電子，無(wú)需添加碳源即可實(shí)現(xiàn)脫氮過(guò)程，與傳統(tǒng)工藝相比，能源清潔，綠色環(huán)保。套筒內(nèi)側(cè)的脈沖微電場(chǎng)提供周期性電刺激，在節(jié)約電耗的同時(shí)還可激發(fā)反硝化菌活性，提高脫氮效率。通過(guò)在線監(jiān)控系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)使裝備能夠精準(zhǔn)監(jiān)控硝態(tài)氮負(fù)荷；并以此為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)精確控制，能源利用最大化，構(gòu)建起智能化裝備。

3 創(chuàng)新點(diǎn)及市場(chǎng)前景

本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)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(guò)程提供電子，無(wú)外源性碳依賴，功率密度、電流密度大，水力停留時(shí)間短；（2）脈沖微電場(chǎng)供電，反硝化菌活性高：脈沖微電場(chǎng)作為陽(yáng)極的同時(shí)提供周期性刺激，激發(fā)反硝化菌的活性，有利于裝備長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行；（3）裝備運(yùn)行能耗低，經(jīng)濟(jì)減排：運(yùn)用電化學(xué)反硝化原理，在脈沖微電流的作用下脫氮，進(jìn)一步降低電耗；同時(shí)，無(wú)需額外投加碳源，節(jié)約化學(xué)能源，減少溫室氣體的排放。

在科技高速發(fā)展的今天，裝備智能化已是大勢(shì)所趨。本裝備引入智能控制系統(tǒng)和在線監(jiān)控系統(tǒng)，擬實(shí)現(xiàn)裝備自動(dòng)化運(yùn)行，可應(yīng)用于各種污水廠、工廠、自然水體等場(chǎng)合，處理低碳高硝態(tài)氮的污水。順應(yīng)時(shí)代的潮流，未來(lái)能夠代替人工更加精準(zhǔn)、低耗地控制設(shè)備，可節(jié)約大量人工成本，前景廣闊。