[發明專利]光催化與人工濕地復合型燃料電池及污水處理方法

有效

• 申請號: 201910988222.1
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110649289B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 周國旺;謝向前;陽旭;盛晟;關永發;陶如鈞;周怡伶
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/0606;H01M8/16;H01M8/22;C02F3/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

本發明涉及一種光催化與人工濕地復合型燃料電池及污水處理方法。本發明的目的是提供一種光催化與人工濕地復合型燃料電池及污水處理方法，以廢水為燃料生產電能，實現廢水處理和產電的同步進行。本發明的技術方案是：一種光催化與人工濕地復合型燃料電池，其特征在于：具有光陽極室和人工濕地燃料電池反應室，光陽極室的出水口連通人工濕地燃料電池反應室的進水口；所述光陽極室內設有光催化陽極，光陽極室外設有發射的光能使所述光催化陽極進行光催化反應的光源，光陽極室上設有能使光源發射的光進入光陽極室內的透光部位。本發明適用于污水處理技術領域。

技術領域

本發明涉及一種光催化與人工濕地復合型燃料電池及污水處理方法。適用于污水處理技術領域。

背景技術

能量和水資源的短缺，是全球面臨的兩個重要挑戰，對人類社會可持續發展構成了嚴重威脅。

為了保證經濟建設與環境保護的協調發展，各地大量興建污水處理廠，污水經收集后進入城鎮污水處理廠進行處理后排入地表水體，多數尾水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，其中COD小于50mg/L，BOD₅小于10mg/L，而《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)中V類水的COD應小于40mg/L，BOD₅小于10mg/L，達標排放的尾水仍是劣Ⅴ類水，從而對區域水環境質量產生危害，并且在處理過程中需要消耗大量的能量。因此，采用合適節能的污水處理工藝對尾水進行深度處理，進而改善水環境質量具有重要意義。

實際上，污水中蘊含了巨大的能量，1kg化學需氧量(COD)完全氧化為水和CO2理論上可以產生3.86kW·h的能量，如果生活污水以400mg/LCOD計，則所含能量為1.544kW·h/m3，是我國污水處理廠處理1m³污水平均電耗的5.3倍。

近幾年微生物燃料電池(MFC)的出現和快速發展實現了從廢水中回收電能，而人工濕地廣泛應用于水體的凈化與恢復、面源污染的控制、初期降雨的處理以及城市污水處理廠尾水的深度處理，因此，兩者的耦合成的濕地型微生物燃料電池可以在獲得高效污染物處理的同時產生電能。但是，經過污水生化工藝處理后的尾水中絕大部分為溶解性的不可生物降解有機物，這些溶解性的不可生物降解有機物很難再依靠生物處理技術降解去除。因此，如何提高濕地型微生物燃料電池在尾水深度處理方面的應用已成為水處理界關注的重點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種光催化與人工濕地復合型燃料電池及污水處理方法，以廢水為燃料生產電能，實現廢水處理和產電的同步進行。

本發明所采用的技術方案是：一種光催化與人工濕地復合型燃料電池，其特征在于：具有光陽極室和人工濕地燃料電池反應室，光陽極室的出水口連通人工濕地燃料電池反應室的進水口；

所述光陽極室內設有光催化陽極，光陽極室外設有發射的光能使所述光催化陽極進行光催化反應的光源，光陽極室上設有能使光源發射的光進入光陽極室內的透光部位；

所述人工濕地燃料電池反應室內由下而上依次設有陽極填料層、絕緣填料層和陰極填料層，人工濕地燃料電池反應室的進水口和出水口分別位于陽極填料層下方和陰極填料層上方，所述陽極填料層為厭氧環境并加有陽極電極，陰極填料層為厭氧環境并加有陰極電極；

所述光催化陽極和所述陰極電極之間串聯有第一外電阻，所述陽極電極和所述陰極電極之間串聯有第二外電阻。

所述人工濕地燃料電池反應室內、所述陽極填料層下方設有均勻布水層，均勻布水層連通該人工濕地燃料電池反應室的進水口。

所述人工濕地燃料電池反應室內設有為所述陰極填料層供氧的供氧裝置。

所述供氧裝置包括相互連通的微孔曝氣裝置和空氣泵，其中微孔曝氣裝置置于所述陰極電極下部，所述空氣泵置于所述人工濕地燃料電池反應室外部。