[發明專利]一種城市污水處理裝置及污水處理方法

在審

• 申請號: 201711076649.1
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107601788A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 王昊;全炳旭;薄國柱;田燦;盧歡
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F1/461;C02F1/72;C02F3/34;H01M8/16;C02F101/30
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙)11427
• 代理人: 陳娟

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，具體的是涉及一種城市污水處理裝置，及應用該裝置進行污水處理的方法。

背景技術

近年來，低碳環保、資源回收利用一直是社會可持續發展的熱門話題，對城市生活污水的高效低能降解，以及對其中N、P、K及有機質等肥料元素的收集利用有著長遠的發展前景。然而在實際的污水處理過程中，部分大分子、官能團等結構復雜的有機物難以得到有效地去除，同樣會有較多的Cu、Zn等重金屬離子殘留其中。目前應用廣泛的膜生物反應器(MBR)工藝、曝氣生物濾池(BAF)工藝及CASS工藝等在深度處理難降解有機物方面有一部分效果，但仍存在工藝落后，基建投資大，運行成本高，能耗達不到環境保護標準，以及處理后的水質不理想等缺點。現在急需一種新型節能環保的污水處理工藝。

發明內容

由于微生物燃料電池是近十年來得到廣泛研究的一種綠色環保的新型能源，在消耗降解有機污染物的同時產生電能，而且沒有二次污染物生成，是理想的產能裝置。電化學法在污廢水的處理中已得到可靠的論證和應用，該工藝處理效果穩定，污泥量少，重金屬富集于陰極附近可回收利用，且電化學設備緊湊，節省空間，運行便捷。因此，本發明旨在提供一種利用微生物燃料電池的城市污水處理裝置及相應的污水處理方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種城市污水處理裝置，包括：用于對污水進行處理的電解池，以及用于對電解池提供電能的微生物燃料電池；其中：微生物燃料電池包括至少兩個并列設置的密閉厭氧陽極室及一個陰極室，且相鄰的密閉厭氧陽極室彼此互不連通，陰極室與至少兩個密閉厭氧陽極室通過質子交換膜連通；密閉厭氧陽極室總體積與陰極室體積相等；每個密閉厭氧陽極室內均勻設置兩組陽極電極；陰極室內設置有曝氣裝置及數個陰極電極；電解池包括至少兩個且并列設置的反應室，且每個反應室內設置有呈螺旋狀的陽極板、陰極板，且陽極板、陰極板彼此平行；微生物燃料電池與電解池通過穩壓裝置連通，且陽極電極連通陽極板、陰極電極連通陰極板。

更進一步的，兩組陽極電極包括單號陽極電極和雙號陽極電極，且各個密閉厭氧陽極室內的單號、雙號陽極電極分別串聯后再并聯。

更進一步的，每組陽極電極包括至少一根鈦刷電極，且通過頂板固定于密閉厭氧陽極室的密封蓋上。

更進一步的，鈦刷電極的刷毛表面設置有微孔或溝痕結構。

更進一步的，陰極電極數量與密閉厭氧陽極室數量比為2:1。

更進一步的，曝氣裝置包括偶數個曝氣頭，且每兩個曝氣頭串聯后再并聯連接曝氣機。

更進一步的，反應室底部內設漏斗形集泥槽。

更進一步的，陽極板、陰極板固定在反應室的頂蓋上，反應室頂蓋上設置有驅動裝置，驅動裝置與陽極板、陰極板連接。

更進一步的，每個密閉厭氧陽極室、陰極室、反應室底部分別設置有進出水管道，且在管道上設置有閥門和水泵；反應室底部還設置有排泥泵。

使用上述城市污水處理裝置進行城市污水處理的方法，包括如下步驟：

(1)調試安裝好城市污水處理裝置：將陽極電極插入到微生物燃料電池的密閉厭氧陽極室內，用密封蓋將密閉厭氧陽極室密封；將陽極板、陰極板插入電解池的反應室中，反應室頂蓋需留出空隙，以便排出電解產生的氣體；

(2)向微生物燃料電池注入生活污水，運行該微生物燃料電池；

(3)當穩壓裝置中的電信號穩定后，向電解池的反應室注入生活污水；

(4)電解池接通穩壓裝置中的電源后，進行污水處理過程，期間，當穩壓裝置中的電信號下降或消失時，更換微生物燃料電池中的生活污水；

(5)污水處理完成后，將經過處理的水排出，并將電解池的反應室中的污泥排出，再向電解池中注入未處理的生活污水再次進行污水處理過程。

與現有技術相比，本發明的優點是：

1、本發明采用微生物燃料電池作為產能來源，即實現了有機污染物的降解處理，又為電解池中利用電化學氧化法進一步氧化分解大分子有機物提供電能，實現了污水處理，同時還能節約能耗。

2、本發明微生物燃料電池設置至少兩個密閉厭氧陽極室，且相鄰的密閉厭氧陽極室彼此互不連通，隔離培養微生物，有助于防止微生物因不明確的外界條件而引起的大面積衰亡現象發生。另外，本發明密閉厭氧陽極室中設置單、雙號電極，且分別串聯后再并聯，可以保證在微生物燃料電池運行狀態下，檢測附著于陽極電極上的微生物生長情況，以及陽極電極消耗、導電性能等，能夠更好的監測微生物燃料電池的狀態。