[發明專利]一種過濾型生物陰極微生物脫鹽電池及污水處理方法

在審

• 申請號: 201710040801.4
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106698679A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 黃霞;左魁昌;梁鵬;張瀟源
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;H01M8/16
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司11372
• 代理人: 吳大建

1.一種用于過濾型生物陰極微生物脫鹽電池的污水處理方法，包括：

使污水進入陽極室，在陽極產電微生物的作用下降解污水中的有機物，得到陽極出水；

使所述陽極出水進入陰極室，在陰極產電微生物、過濾處理和曝氣處理的共同作用下去除所述陽極出水中的懸浮物、細菌和有機物，得到陰極出水；

使所述陰極出水進入淡室和濃室，在電場和離子交換膜的作用下脫除所述陰極出水中的鹽分。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述陽極產電微生物附著于所述陽極室的陽極上，其通過厭氧氧化分解污水中的有機物釋放電子到陽極上，所述電子通過外部電路傳遞到陰極；所述陰極產電微生物附著于所述陰極室的陰極上，在所述陰極產電微生物的作用下，所述陰極上的電子與所述陰極室中的電子受體發生還原反應實現產電。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述污水的在陽極室的水力停留時間為2-15小時；和/或所述陰極室內過濾處理的通量為10-50L/(h·m²)。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過過濾裝置進行所述過濾處理；和/或所述過濾裝置包括過濾膜；和/或所述過濾膜可以是有機膜、無機膜和金屬膜中的一種或幾種；和/或所述過濾膜的孔徑為50-2000nm。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子交換膜包括交替設置的陽離子交換膜和陰離子交換膜，通過所述交替設置的陽離子交換膜和陰離子交換膜形成間隔的淡室和濃室；所述陰極出水進入淡室和濃室后，在內部電場的作用下，陰極出水中的陽離子穿過所述陽離子交換膜向陰極方向移動，陰極出水中的陰離子穿過所述陰離子交換膜向陽極方向移動，實現鹽分的脫除。

6.一種過濾型生物陰極微生物脫鹽電池，包括：

陽極室，所述陽極室內設有陽極，所述陽極上附著有陽極產電微生物；

陰極室，其通過管道與所述陽極室連接，接收來自陽極室的陽極出水，所述陰極室內分別設有陰極、過濾裝置和曝氣裝置，所述陰極上附著有陰極產電微生物；以及,

位于所述陽極室和陰極室之間的淡室和濃室，所述淡室和濃室通過交替設置的離子交換膜分隔而成，并通過管道與所述陰極室連接，接收來自陰極室的陰極出水；

其中，所述陽極室內的陽極通過外部電路連接所述陰極室內的陰極。

7.根據權利要求6所述的過濾型生物陰極微生物脫鹽電池，其特征在于，所述過濾裝置用于對進入陰極室內的陽極出水進行過濾處理，去除其中的懸浮物、細菌和部分有機物；和/或所述的曝氣裝置位于過濾裝置的下方，通過所述曝氣裝置對所述陰極室內的陽極出水進行曝氣處理，同時實現陰極的產電、污染物的去除、以及降低過濾裝置的污染速度。

8.根據權利要求6所述的過濾型生物陰極微生物脫鹽電池，其特征在于，所述陽極的材料包括碳基材料和/或金屬材料；和/或所述陰極的材料包括碳基材料和/或金屬材料；和/或所述陽極產電微生物包括希瓦氏菌(Shewanella)；和/或所述陰極產電微生物包括地桿菌(Geobacter)。

9.根據權利要求6所述的過濾型生物陰極微生物脫鹽電池，其特征在于，所述過濾裝置包括過濾膜；和/或所述過濾膜有機膜、無機膜和金屬膜中的一種或幾種；和/或所述過濾膜的孔徑為50-2000nm。

10.根據權利要求6所述的過濾型生物陰極微生物脫鹽電池，其特征在于，所述離子交換膜包括交替設置的陽離子交換膜和陰離子交換膜，靠近陽極一側的所述離子交換膜為陽離子交換膜，靠近陰極一側的所述離子交換膜為陰離子交換膜，通過所述交替設置的陽離子交換膜和陰離子交換膜形成間隔的淡室和濃室；和/或所述離子交換膜為電滲析離子交換膜；和/或所述離子交換膜的厚度為0.2-0.5mm，透過率≥90％，交換容量≥1mol/kg，爆破強度≥0.3MPa。