[發(fā)明專利]一種好氧顆粒污泥產電裝置

有效

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• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109912145B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設計）人: 李冬;王文強;曾輝平;張杰
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: C02F11/02
• 分類號: C02F11/02;C02F11/04;C02F11/00;C02F11/121;H01M8/16;C02F101/32;C02F101/16
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種好氧顆粒污泥產電裝置，屬于污水處理技術領域。其包括依次連接的厭氧池、曝氣池、沉淀池，厭氧池作為微生物燃料電池的陽極室，曝氣池作為微生物燃料電池的陰極室，陽極室和陰極室分別外接電阻，厭氧池和曝氣池由離子交換膜隔開，沉淀池的沉淀顆粒污泥經過污泥回流泵回流至厭氧池，厭氧池的泥水混合物經過連接管流至曝氣池，沉淀池內設擋板截留顆粒，還設有出水口及排泥口，在處理污水的同時，產生電能，實現好氧顆粒污泥同步脫氮除磷與微生物燃料電池兩種工藝的耦合。本發(fā)明利用好氧顆粒污泥工藝與微生物燃料電池的耦合工藝處理生活污水，在降低污水中的COD、TN和TP的濃度的同時產生了穩(wěn)定的電壓，降低了污水中的污染物濃度，又產生了電能。

技術領域

本發(fā)明屬于污水處理技術領域，特別是涉及一種好氧顆粒污泥產電裝置，在處理污水中的COD、氮和磷等污染物的同時產生電能的新工藝。

背景技術

好氧顆粒理想的物理特性是：1)顆粒尺寸大，SVI低，密度高，沉降快；2)顆粒完整性系數高，在主流處理中，經過反復接觸、泵送和再循環(huán)后，顆粒具有較好的抗損失能力。

利用好氧顆粒污泥的內部分層結構及其特有的傳質特性，污泥表層硝化細菌完成硝化的同時，顆粒污泥內部缺氧區(qū)域的反硝化菌以除磷菌利用硝態(tài)氮作為電子受體完成同步脫氮及過量吸磷。簡化了工藝流程，節(jié)省了基建投資和運行費用。

但是，好氧顆粒污泥工藝在處理生活污水的過程中，成熟的好氧顆粒污泥在很多方面還沒有發(fā)揮應有的作用，例如曝氣池出水含有大量溶解氧，顆粒污泥微生物中含有大量的化學能等，造成了一定的資源浪費。微生物燃料電池技術可將化學能直接轉化為電能。有關好氧顆粒污泥工藝與微生物燃料電池耦合的研究在國內外還屬于空白領域，耦合系統(tǒng)成功運行后，在處理污水的同時產生穩(wěn)定的電能，具有很高的理論和應用價值。

發(fā)明內容

針對上述存在的技術問題，本發(fā)明提供一種好氧顆粒污泥產電裝置，它是將好氧顆粒污泥與微生物燃料電池耦合的新型裝置，利用顆粒污泥的內部分層結構及其特有的傳質特性，污泥表層硝化細菌完成硝化的同時，顆粒污泥內部缺氧區(qū)域的反硝化菌以除磷菌利用硝態(tài)氮作為電子受體完成同步脫氮及過量吸磷。產電微生物富集于顆粒污泥中，可極大提高工藝的產電生物量，進而強化了微生物燃料電池的產電潛力。簡化了工藝流程，節(jié)省了基建投資和運行費用。該裝置不僅能夠降低污水中COD、TN和TP的濃度，而且能夠利用微生物的催化作用產生電能。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

1.一種好氧顆粒污泥產電裝置，其特征在于，包括依次連接的厭氧池、曝氣池、沉淀池，其中厭氧池作為微生物燃料電池的陽極室，曝氣池作為微生物燃料電池的陰極室，陽極室和陰極室分別外接電阻，厭氧池和曝氣池由離子交換膜隔開，沉淀池的沉淀顆粒污泥經過污泥回流泵回流至厭氧池，厭氧池的泥水混合物經過連接管流至曝氣池，沉淀池內設擋板截留顆粒，還設有出水口及排泥口，在處理污水的同時，產生電能，實現同步脫氮除磷好氧顆粒污泥與微生物燃料電池兩種工藝的耦合。

2.進一步，所述厭氧池和曝氣池內的電極通過導線與外接電阻相連。

3.進一步，所述陽極和陰極的材質為碳氈。

4.進一步，所述進水口位于厭氧池底部，厭氧池內設攪拌裝置。

5.進一步，所述沉淀池的出水口低于進水口。

6.進一步，所述曝氣池采用連續(xù)曝氣。

7.應用所述裝置的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)運行期間污水中COD、氨氮和磷的水質指標分別為200-300mg/L、40-50mg/L和5-6mg/L，厭氧池的溶解氧濃度為0-0.2mg/L，曝氣池的溶解氧濃度為0.8-1.5mg/L，pH值為7-8；

2)曝氣池為連續(xù)曝氣；厭氧池水力停留時間2h，曝氣池水力停留時間為3h；