时晓宁，王培京，孙洪伟，朱斌斌，李玉臣，侯斯文

(1. 北京市水务工程建设与管理事务中心，北京 100036；2. 北京市水科学技术研究院，北京 100048；3. 烟台大学环境与材料工程学院，山东烟台 264000；4. 北京科润祺环保科技有限公司，北京 100160)

近年来，随着工农业的发展，尤其农业上氮肥的使用，硝酸盐作为土壤和水的污染物备受关注。含有过量无机氮(如铵、硝酸盐和亚硝酸盐)的废水排放到天然水中，会导致湖泊和河流的富营养化，并降低饮用水资源的质量[1]，同时，也可能是某些疾病的根源[2-3]，例如胎儿高铁血红蛋白血症。

本文基于近年研究成果，对国内外3D-BER氢自养反硝化脱氮技术原理、研究现状以及其影响因素进行综述。

1 3D-BER氢自养反硝化脱氮技术

1.1 技术原理

图1 3D-BER氢自养反硝化脱氮技术原理Fig.1 Schematic Diagram of Denitrification Mechanism in 3D-BER

阴极表面的水在电解作用下产生H2，反应如式(1)～式(2)。

2H++2e-→H2

(1)

2H2O+2e-→2OH-

(2)

(3)

(4)

N2O+H2→N2+H2O

(5)

(6)

(7)

1.2 技术优势

(1)3D-BER结构特点。3D-BER中，填充的粒子电极增大了电极表面积，单位体积反应器中生物膜比表面积大、处理能力高，提高了传质效率和电流效率[9-10]。电极板以及填充的粒子电极都可以作为生物膜的载体，且电解产生的H2和CO2可直接被生物膜利用。

2 3D-BER结构

生物膜电极反应器由Sakakibara等[15]首次提出。范彬等[16]采用无烟煤和颗粒活性炭作为复三维电极反应器的粒子电极,去除饮用水中的硝酸盐。3D-BER是在二维生物膜反应器(2D-BER)的两极板间填充粒状、片状、球状或其他形状的材料，在通电条件下板间的填充粒子极化，表面带正负电荷形成第三极。该带电的粒子又称粒子电极，这些无数个粒子电极形成微小的电解单元，与反应器的阴阳两极共同发挥作用。……