一種脫氮除磷產(chǎn)電裝置的制造方法
【專利摘要】一種脫氮除磷產(chǎn)電裝置，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。將傳統(tǒng)A2/O工藝與微生物燃料電池耦合，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。包括依次連接的水箱、厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，厭氧池和好氧池之間由質(zhì)子交換膜隔開，其中厭氧池作為微生物燃料電池的陽極室，好氧池作為微生物燃料電池的陰極室，陽極室和陰極室分別通過碳氈電極以及銅導(dǎo)線外接電阻箱，形成閉合回路，缺氧池和好氧池之間通過混合液回流管路連接，厭氧池和沉淀池之間通過回流污泥管路連接，沉淀池上還設(shè)有出水口及排泥口，在處理污水的同時，產(chǎn)生電能，實現(xiàn)A2/O與微生物燃料電池兩種工藝的耦合。本實用新型利用A2/O工藝處理生活污水，降低污水中的COD、TP和TN的濃度，凈化水體的同時產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓值，有效的處理了污水中的污染物，又產(chǎn)生了電能。
【專利說明】
一種脫氮除鱗產(chǎn)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種脫氮除磷產(chǎn)電裝置，在處理污水中的C0D、氮、磷等污染物的同時產(chǎn)生電能的新工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)污水處理工藝主要由厭氧、好氧、缺氧反應(yīng)器組成，AVo工藝是其典型代表，同時也是污水處理廠同步脫氮除磷的常用工藝，污水在流經(jīng)三個不同功能分區(qū)的過程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有機物、氮、磷得到去除，具有工藝流程簡單、易于運行管理、水力停留時間短、出水水質(zhì)好和剩余污泥含磷量高等優(yōu)點。但是，人們在去除污水中可被微生物降解的有機物時，卻忽略了其潛在的化學(xué)能和可回收利用的價值，造成了一定的資源浪費，甚至需要為此耗費大量的能量。微生物燃料電池是利用微生物的催化作用降解污水中的有機物，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的新型反應(yīng)器，剛好彌補了這一損失;但微生物燃料電池對降低污水中的氮、磷等污染物無明顯去除效果，而A2/0工藝在這方面很有優(yōu)勢。有關(guān)A2/0工藝與微生物燃料電池耦合的研究在國內(nèi)外還屬于空白領(lǐng)域，耦合裝置成功運行后，在處理污水的同時產(chǎn)生穩(wěn)定的電能，具有很高的理論和應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述存在的技術(shù)問題，為了克服AVo工藝在處理污水的過程中造成的大量有機能源浪費和全球可再生綠色能源危機的問題，以及增強微生物燃料電池對污水中的氮、磷等污染物的去除效果。本發(fā)明提供一種脫氮除磷產(chǎn)電裝置，它是將傳統(tǒng)A2/0工藝與微生物燃料電池耦合的新型裝置，該裝置不僅能夠降低污水中C0D、TN和TP的濃度從而凈化污水，而且能夠利用微生物的催化作用產(chǎn)生電能。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0005]—種脫氮除磷產(chǎn)電裝置，包括依次連接的水箱、厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，厭氧池和好氧池之間由質(zhì)子交換膜隔開，其中厭氧池作為微生物燃料電池的陽極室，好氧池作為微生物燃料電池的陰極室，陽極室和陰極室分別外接電阻箱，形成閉合回路，缺氧池和好氧池之間通過混合液回流管路連接，厭氧池和沉淀池之間通過回流污泥管路連接，沉淀池上還設(shè)有出水口及排泥口，在處理污水的同時，產(chǎn)生電能，實現(xiàn)A2/0工藝與微生物燃料電池兩種工藝的耦合。
[0006]進一步地，所述厭氧池和好氧池分別通過富集有大量微生物的電極以及導(dǎo)線外接電路，形成閉合回路。
[0007]進一步地，所述厭氧池和缺氧池均設(shè)頂蓋，內(nèi)置攪拌裝置。
[0008]進一步地，所述好氧池內(nèi)設(shè)曝氣裝置。
[0009]進一步地，所述厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池的底部均為漏斗狀，底部出口均設(shè)有排水閥。
[0010]本發(fā)明的有益效果為:
[0011]本發(fā)明利用傳統(tǒng)A2/0工藝與微生物燃料電池耦合工藝處理生活污水，可以在降低污水中的COD、TP和TN濃度的同時產(chǎn)生了穩(wěn)定的電壓值，既有效的處理了污水中的污染物，又產(chǎn)生了清潔電能。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的工作原理圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的產(chǎn)電部分構(gòu)造原理圖。
[0015]圖中:1.水箱，2.厭氧池，3.缺氧池，4.質(zhì)子交換膜，5.混合液回流管路，6.好氧池，
7.沉淀池，8.出水口，9.排泥口，10.污泥回流管路，11.電阻箱，12.栗，13.銅導(dǎo)線，14.萬用表，15.碳氈電極，16.攪拌器，17.曝氣頭。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0017]實施例:如圖1所示，本發(fā)明包括依次連接的進水水箱1、厭氧池2、缺氧池3、好氧池6和沉淀池7，厭氧池2和好氧池6之間由質(zhì)子交換膜4隔開，其中厭氧池2作為微生物燃料電池的陽極室，好氧池6作為微生物燃料電池的陰極室，陽極室和陰極室分別通過碳氈電極以及銅導(dǎo)線外接電阻箱11，形成閉合回路，缺氧池3和好氧池6之間通過混合液回流管路5連接，厭氧池2和沉淀池7之間通過污泥回流管路10連接，沉淀池7上還設(shè)有出水口 8及排泥口9，在處理污水的同時，產(chǎn)生電能，實現(xiàn)A2/0工藝與微生物燃料電池兩種工藝的耦合。
[0018]所述水箱I的進水管路、混合液回流管路5和污泥回流管路10上均連接有栗;厭氧池2和缺氧池3均設(shè)頂蓋，內(nèi)部均設(shè)有攪拌器攪拌從而使泥水混合均勻，好氧池6內(nèi)設(shè)曝氣裝置;所述厭氧池2、缺氧池3、好氧池6和沉淀池7的底部均為漏斗狀，底部出口均設(shè)有排水閥。
[0019]本發(fā)明在處理污水的過程中，利用A2/0工藝降低污水中⑶D、TN和TP的濃度，凈化污水，將厭氧池作為微生物燃料電池的陽極室，好氧池作為微生物燃料電池的陰極室，中間由質(zhì)子交換膜隔開，陽極室和陰極室分別通過富集有大量微生物的碳氈電極以及銅導(dǎo)線外接電阻箱，形成閉合回路，以厭氧、缺氧、好氧相結(jié)合的傳統(tǒng)A2/0工藝為基礎(chǔ)，在處理污水的同時，產(chǎn)生一定的電能，實現(xiàn)A2/0與微生物燃料電池兩種工藝的耦合。本發(fā)明在運行期間污水中⑶D、氨氮和總磷的指標分別為300mg/L、40mg/L和10mg/L左右，控制厭氧池、缺氧池和好氧池的溶解氧濃度分別為0.2mg/L、0.Smg/!和1.0-2.0mg/L，缺氧池的水溫控制在15?25°C，作為陰極室的好氧池的水溫控制在30?35°C，污泥濃度(MLSS)控制在5000mg/L左右。生活污水首先輸送至厭氧池(陽極室)與回流污泥混合，在兼性厭氧發(fā)酵細菌的作用下部分易生物降解大分子有機物被轉(zhuǎn)化為小分子的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，聚磷菌吸收這些小分子有機物合成PHB并儲存在細胞內(nèi)，同時將細胞內(nèi)聚磷水解成正磷酸鹽，釋放到水中，釋放的能量可供專性好氧的聚磷菌在厭氧的壓抑環(huán)境下維持生存；同時，有機物在產(chǎn)電微生物作用下分解并釋放出電子和質(zhì)子，電子通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜傳遞到陰極。隨后污水進入缺氧池，反硝化菌利用污水中的有機物和回流混合液中的硝酸鹽進行反硝化，產(chǎn)生的氮氣以氣態(tài)形式排出系統(tǒng)外，可同時去碳脫氮。當污水進入好氧池(陰極室)時，在硝化菌的作用下，將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，經(jīng)混合液回流至缺氧池進行反硝化脫氮;此時有機物濃度已很低，聚磷菌主要是靠分解體內(nèi)儲存的PHB來獲得能量供自身生長繁殖，同時超量吸收水中的溶解性磷，以聚磷酸鹽的形式儲存在體內(nèi)，經(jīng)過沉淀，將含磷高的污泥從水中分離出來，達到除磷的效果；陽極產(chǎn)生的電子通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜傳遞到陰極，氧化劑(O2)在陰極得到電子被還原與質(zhì)子結(jié)合成水。陰陽極由銅導(dǎo)線連接，形成外電路，進而形成電勢差。在啟動運行期間需要連續(xù)檢測反應(yīng)過程中的COD、TN、TP的濃度變化以及產(chǎn)電情況。
[0020]在圖2中，裝置整體形狀為矩形，裝置中各個反應(yīng)器的底部為漏斗狀，設(shè)有排水閥。裝置在啟動運行過程中，試驗的進水、混合液回流和污泥回流均采用栗輸送，其余水流均按重力流運轉(zhuǎn)，依次經(jīng)過厭氧池(陽極室)、缺氧池、好氧池(陰極室)和沉淀池，對污水進行凈化處理。
[0021]如圖3所示，為本實用新型裝置的產(chǎn)電部分構(gòu)造原理圖，陽極室(厭氧池)與陰極室(好氧池)在空間上相鄰，中間由質(zhì)子交換膜隔開，陰、陽極所用電極材料為富集有大量微生物的碳氈，由銅導(dǎo)線連接，外接電阻箱，電阻箱兩端接電壓表進行電壓值的測定。
【主權(quán)項】
1.一種脫氮除磷產(chǎn)電裝置，其特征在于:包括依次連接的水箱、厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，厭氧池和好氧池之間由質(zhì)子交換膜隔開，其中厭氧池作為微生物燃料電池的陽極室，好氧池作為微生物燃料電池的陰極室，陽極室和陰極室分別外接電阻箱，形成閉合回路，缺氧池和好氧池之間通過混合液回流管路連接，厭氧池和沉淀池之間通過回流污泥管路連接，沉淀池上還設(shè)有出水口及排泥口，在處理污水的同時，產(chǎn)生電能，實現(xiàn)A2/0工藝與微生物燃料電池兩種工藝的耦合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述脫氮除磷產(chǎn)電裝置，其特征在于:所述厭氧池和好氧池分別通過富集有大量微生物的電極以及導(dǎo)線外接電路，形成閉合回路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述脫氮除磷產(chǎn)電裝置，其特征在于:所述厭氧池和缺氧池均設(shè)頂蓋，內(nèi)置攪拌裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述脫氮除磷產(chǎn)電裝置，其特征在于:所述好氧池內(nèi)設(shè)曝氣裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述脫氮除磷產(chǎn)電裝置，其特征在于:所述厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池的底部均為漏斗狀，底部出口均設(shè)有排水閥。
【文檔編號】H01M8/16GK205419925SQ201620180731
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月9日
【發(fā)明人】張立成, 毛天廣, 袁雅姝
【申請人】沈陽建筑大學(xué)建筑設(shè)計研究院