[發明專利]一種微生物燃料電池和動態膜相結合的污水處理裝置

無效

• 申請號: 201310024974.9
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103043872A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 田禹;迪世靖;王德震;李慧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及污水處理領域，具體涉及膜生物反應器污水處理裝置。

背景技術

MBR技術有出水水質好、污泥產量低等優點，被譽為是21世紀最有前景的污水處理工藝。但是MBR對于總氮的去除率低，且MBR在運行過程中的高能耗和膜污染嚴重制約著MBR技術在水處理領域的應用。

隨著社會工業化發展和人們生活水平的逐漸提高，資源特別是能源問題越來越成為制約人類發展的限制因素。對于整個社會而言，在未來的幾十年中，能源成本及價格將控制人類的經濟發展和生活方式。另一方面，化石燃料的過度消耗加劇了環境破壞及全球氣候惡化。因此，人類所面臨的挑戰是要同時解決能量產出及溫室效應。為此，新的能量平臺建立迫在眉睫，作為一種特殊的生物質能源利用方式，微生物燃料電池是一種產生電能的新方法，即微生物降解或氧化有機物，產生電子并釋放給最終電子受體，得到電子后被還原，從而產生連續電流。在生物陰極型微生物燃料電池體系中，電子受體可以是氧氣，硝酸鹽、硫酸鹽等。

發明內容

本發明是要解決傳統的MBR在運行過程中存在膜污染和高能耗的問題，而提供一種微生物燃料電池和動態膜相結合的污水處理裝置。

一種微生物燃料電池和動態膜相結合的污水處理裝置包括進水箱、進水泵、污水處理池、出水泵、出水箱和曝氣裝置；

所述的污水處理池由中部帶有陽離子交換膜的隔板分隔成微生物燃料電池陽極室和微生物燃料電池陰極室，所述的隔板上端開口，開口作為微生物燃料電池陽極室的出水口，所述的微生物燃料電池陰極室同時作為膜反應區；

所述的污水處理池內置微生物燃料電池和膜組件；所述的微生物燃料電池由微生物燃料電池陽極室、微生物燃料電池陰極室、陽極碳刷、負載和陰極電極組成；陽極碳刷位于微生物燃料電池陽極室中，陰極電極位于微生物燃料電池陰極室中，陽極碳刷上部和陰極電極上部之間連接有負載；所述的膜組件為一封閉的容器，容器的一側面設置為動態膜，容器的上方設有開口，作為微生物燃料電池陰極室的出水口，所述的動態膜為附著有生物膜的碳氈，動態膜同時作為微生物燃料電池的陰極電極，膜組件位于微生物燃料電池陰極室中；

所述的曝氣裝置由微孔曝氣頭和空氣泵組成；在微生物燃料電池陰極室設置有微孔曝氣頭，定位于底部；微孔曝氣頭的入口與空氣泵的出口連通；

所述進水箱的出口與進水泵的入口連通，進水泵的出口與微生物燃料電池陽極室的底部入水口連通，微生物燃料電池陽極室通過微生物燃料電池陽極室的出水口與微生物燃料電池陰極室連通，微生物燃料電池陰極室的出水口與出水泵的入口連通，出水泵的出口與出水箱入口連通。

本發明一種微生物燃料電池和動態膜相結合的污水處理裝置的工作原理：廢水從進水箱中被進水泵作用進入到微生物燃料電池陽極室，廢水中的有機物被微生物燃料電池陽極室中附著在陽極碳刷上的厭氧微生物氧化，電子通過外電路傳遞到陰極電極上，產生的質子通過置于陽極碳刷和陰極電極之間的陽離子交換膜進入到微生物燃料電池陰極室，電子、質子以及電子受體在陰極電極上發生反應，產生電流，經過陽極碳刷處理后的廢水通過微生物燃料電池陽極室的出水口進入微生物燃料電池陰極室，這部分廢水在微生物燃料電池陰極室中被生活在微生物燃料電池陰極室中的活性污泥氧化分解，達到最后廢水中有機物的降解，處理后的污水通過動態膜進入膜組件，最終被出水泵作用通過微生物燃料電池陰極室的出水口進入出水箱。

本發明的優點：一、本發明可實現廢水中COD去除率達80%以上，氨氮去除率達90%以上，并且在處理廢水的同時完成電能的收集；二、本發明的動態膜是依靠碳氈上生長的微生物形成過濾層，微生物在生長過程中會不斷更新，相比傳統的依靠膜絲上的微孔對廢水進行過濾的膜組件，降低了膜污染的問題，降低了膜生物反應器的運行費用；三、本發明由于動態膜的截留作用，微生物燃料電池的陰極室中可以保持較高的污泥濃度，可以達到對COD良好的去除；四、本發明的工藝操作簡單。

附圖說明

圖1為具體實施方式一的一種微生物燃料電池和動態膜相結合的污水處理裝置的示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1，本實施方式一種微生物燃料電池和動態膜相結合的污水處理裝置包括進水箱1、進水泵2、污水處理池、出水泵12、出水箱13和曝氣裝置；

所述的污水處理池由中部帶有陽離子交換膜4的隔板分隔成微生物燃料電池陽極室3和微生物燃料電池陰極室5，所述的隔板上端開口，開口作為微生物燃料電池陽極室3的出水口，所述的微生物燃料電池陰極室5同時作為膜反應區；