[發明專利]一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置

無效

• 申請號: 201410126682.0
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN104230003A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 蔣海明;李俠;司萬童
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C12P5/02;C12R1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種在處理有機污水的同時產甲烷的裝置，屬生物電化學、環境和生物能源的交叉領域，具體涉及一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置。

背景技術

能源、環境與水資源是人類賴以生存的基礎。近年來隨著化石燃料，特別是石油和天然氣使用量的快速增長，觸發了全球性的能源危機。此外，化石燃料在使用過程中排放的大量CO₂會引起溫室效應，并導致氣候變暖。與此同時，化石燃料的開采與使用導致各種生態破壞及環境污染。隨著全球氣候變化與低碳經濟發展的趨勢不可避免，開發清潔能源、減少碳排放正成為國際社會各國的新目標，而節能減排也已成為世界經濟發展與環境保護的主題之一。與此同時，人們在日常生活、生產過程中產生了大量的有機污水。目前，廣泛采用的污水處理技術主要是好氧生物處理，其中又以活性污泥法為主。然而，活性污泥法處理污水能耗高，同時，活性污泥法還產生大量的污泥，而對污泥的處理也需要很高的費用。污水中的有機物既是污染物，同時也含能量，可以通過資源化利用的方式去除。如污水中潛在的能量大約為污水處理時所消耗電能的10倍。各種碳中和及可再生的能源技術是緩解目前全球能源與全球變暖危機及減少環境污染的重要途徑。

微生物電解池（Microbial?Electrolysis?Cell，MEC）是近年迅速發展起來的一種融合了污水處理和產生能源的新技術，可以在對污水進行生物處理的同時獲得不同形式的能源，作為污水處理的新工藝，引起了國內外的廣泛關注。MEC技術不僅克服了傳統廢水生物處理過程的缺點，而且回收的能源可以降低污水處理的成本。在能源、環境和水資源等問題日趨嚴重的今天，MEC可以實現減少污染物排放和對化石類燃料依賴及污水再生利用三大目標，達到經濟和環境的雙贏，這為有機污水的資源化處理提供了新思路。利用生物陰極的微生物電解池還原二氧化碳生產甲烷和乙酸的研究已有報道（WO2009/155587A2，CN?201210447449.3）。該方法使用生物陰極作為催化劑，無需氫氣及有機物的添加便可合成甲烷。此外，集CO2轉化、污水處理預一體的微生物電解池裝置也有報道（CN?201110209150.X）。該裝置利用離子交換膜將微生物電解池的陽極室和陰極室隔開，陽極室產生的CO₂通過導氣管道進入陰極室，在陰極室實現CO₂捕獲以及向CH₄轉化，從而實現CO₂減排和有效利用的理念。但是該裝置結構復雜、建造成本高，且不易規模放大。

因此，有必要研究和開發結構簡單、建造成本低，且易規模放大的集CO₂轉化、污水處理于一體的微生物電解池裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠在實現污水處理、捕捉CO₂的同時，實現CO₂向CH₄轉化的集污水處理、CO₂轉化甲烷于一體的結構簡單、建造成本低，且易規模放大的微生物電解池裝置。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種集有機污水處理和產甲烷于一體的微生物電解池裝置，其特征在于：所述裝置包括微生物電解池殼，在微生物電解池殼體內設置有陽極電極和陰極電極，陰極電極和陽極電極分別通過鈦絲與外接直流穩壓電源的低電位端和高電位端相連，微生物電解池殼體的下端側面設有進水管，進水管與布水器相連，微生物電解池殼體底端設有污泥排放管和閥，微生物電解池殼體上端側面設有排水管，微生物電解池殼體頂端設有氣體收集管。

本發明的所述微生物電解池裝置還包括設置于進水管處用于控制污水進水流量和/或通斷的進水控制閥、設置于排水管處用于控制排水流量和/或通斷的排水控制閥、設置于氣體收集管處用于檢測氣體成分和流量的氣體監測裝置、污水處理自動控制裝置以及用于輸入控制指令的人機操作面板；氣體監測裝置和人機操作面板連接到污水處理自動控制裝置的信號輸入端，進水控制閥、排水控制閥以及污泥排放閥連接到污水處理自動控制裝置的信號輸出端；所述污水處理自動控制裝置可以為現有的計算機或單片機。

所述微生物電解池裝置具有連續處理模式和封閉處理模式；