[發(fā)明專利]一種用于同步短程硝化生物脫氮的套筒型微生物燃料電池及其工藝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510581906.1
• 申請(qǐng)日: 2015-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN106711485B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李丹;付融冰;耿春女
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海市環(huán)境科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H01M8/16
• 分類號(hào): H01M8/16;C02F3/30;C02F3/34
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 曹莉

1.一種用于同步短程硝化生物脫氮的套筒型微生物燃料電池，包括由進(jìn)水池(1)、進(jìn)水泵(2)組成的進(jìn)水系統(tǒng)；由空壓機(jī)(9)、進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥(8)、出氣調(diào)節(jié)閥(11)組成的進(jìn)氧系統(tǒng)，其特征在于：

該套筒型微生物燃料電池還包括反應(yīng)器內(nèi)筒，套在反應(yīng)器內(nèi)筒外的反應(yīng)器外筒，反應(yīng)器內(nèi)筒和反應(yīng)器外筒構(gòu)成一體式反應(yīng)器件；

所述反應(yīng)器內(nèi)筒中設(shè)置膜曝氣生物膜反應(yīng)器(5)，該膜曝氣生物膜反應(yīng)器(5)的中間設(shè)有膜腔(13)，該膜腔內(nèi)填充中空纖維膜；所述進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥(8)的出氣口與膜腔(13)底部連接；膜腔(13)頂部與出氣調(diào)節(jié)閥(11)連接；

所述反應(yīng)器內(nèi)筒的底部與進(jìn)水泵(2)的出水口連接，所述反應(yīng)器內(nèi)筒的側(cè)壁上端部設(shè)有出水口(7)，該出水口(7)的高度低于反應(yīng)器內(nèi)筒和反應(yīng)器外筒的筒壁的高度；所述反應(yīng)器內(nèi)筒的外壁上包裹有陽極碳纖維布(4)，該碳纖維布上接種厭氧菌作為生物陽極；

所述反應(yīng)器外筒的內(nèi)壁上設(shè)有陰極碳纖維布(3)，該碳纖維布上接種缺氧反硝化菌作為生物陰極；所述反應(yīng)器內(nèi)外筒之間設(shè)置有循序下降的階梯狀折板(6)，該折板(6)的長(zhǎng)度與反應(yīng)器內(nèi)、外筒的軸向距離相同，該折板(6)的高度為0.5-1.5cm，該折板(6)的寬度為0.5-1.5cm；

所述反應(yīng)器外筒的筒壁和反應(yīng)器內(nèi)筒外側(cè)壁電極之間連接有電阻(14)形成電路回路；所述反應(yīng)器外筒的底部設(shè)有出水管(10)，該出水管(10)與出水調(diào)節(jié)閥(12)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于同步短程硝化生物脫氮的套筒型微生物燃料電池，其特征在于：所述陽極碳纖維布(4)的厚度為1mm，所述陰極碳纖維布(3)的厚度為1mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于同步短程硝化生物脫氮的套筒型微生物燃料電池，其特征在于：所述厭氧菌為Geobacter sulfurreducens，其接種量為3×10⁷cfu/g。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于同步短程硝化生物脫氮的套筒型微生物燃料電池，其特征在于：所述缺氧反硝化菌為Pseudomonas aeruginosa，其接種量為2×10⁷cfu/g。

5.如權(quán)利要求1所述的用于同步短程硝化生物脫氮的套筒型微生物燃料電池的脫氮方法，其步驟包括：

廢水通過進(jìn)水泵(2)從進(jìn)水池(1)中抽出，由反應(yīng)器內(nèi)筒底部經(jīng)過膜曝氣生物膜反應(yīng)器(5)作用；反應(yīng)器內(nèi)筒中的廢水的碳氮比小于5、懸浮固體小于20mg/L；

空壓機(jī)的氧氣經(jīng)過進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥(8)從膜腔(13)底部進(jìn)入中空纖維膜中并擴(kuò)散至整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)筒中，氧氣的進(jìn)氣量為10L/m²·h，多余的氧氣從膜腔(13)頂部中排出；

膜曝氣生物膜反應(yīng)器中的廢水的pH值為6.5-9，廢水中的溶解氧7-8mg/L，廢水經(jīng)過連續(xù)流硝化反應(yīng)后，從反應(yīng)器內(nèi)筒側(cè)壁上端部的出水口(7)中流入反應(yīng)器外筒中，所述反應(yīng)器內(nèi)筒的外壁上包裹有陽極碳纖維布(4)，該碳纖維布上接種厭氧菌作為生物陽極；所述反應(yīng)器外筒的內(nèi)壁上設(shè)有陰極碳纖維布(3)，該碳纖維布上接種缺氧反硝化菌作為生物陰極；所述反應(yīng)器外筒的筒壁和反應(yīng)器內(nèi)筒外側(cè)電極之間連接有電阻(14)形成電路回路，反應(yīng)器外筒中的廢水中的亞硝酸鹽作為電子受體在陰極微生物的催化作用下發(fā)生反硝化反應(yīng)生；

經(jīng)過脫氮處理的水由階梯狀折板引流至外筒底部出水管(10)，并從出水管(10)中排出。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于同步短程硝化生物脫氮的套筒型微生物燃料電池的脫氮方法，其特征在于：所述反應(yīng)器內(nèi)筒中的廢水的pH值為7.4-8.3。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于同步短程硝化生物脫氮的套筒型微生物燃料電池的脫氮方法，其特征在于：所述反應(yīng)器內(nèi)筒的硝化反應(yīng)溫度為22-27℃，反應(yīng)器外筒中的反硝化反應(yīng)溫度為22-27℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于同步短程硝化生物脫氮的套筒型微生物燃料電池的脫氮方法，其特征在于：所述陽極碳纖維布(4)上接種的厭氧菌為Geobacter sulfurreducens，其接種量為3×10⁷cfu/g；所述陰極碳纖維布(3)上接種缺氧反硝化菌為Pseudomonasaeruginosa，其接種量為2×10⁷cfu/g。