[實用新型]一種具有整體污泥收集裝置的微生物電化學系統

有效

• 申請號: 201920889214.7
• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN210559591U
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 馮玉杰;劉淑娟;何偉華;牛嬌嬌;陳潔;曹夢佳;劉佳
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/34
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本實用新型公開一種具有整體污泥收集裝置的微生物電化學系統，包括陽極室和陰極室，所述陽極室和陰極室的底部設置有污泥收集裝置，所述陽極室、陰極室和污泥收集裝置互相連通，污水從陽極室折流進入陰極室。通過對剩余污泥進行整體收集，能避免在多模塊生物陰極微生物電化學系統中設立分別針對陰陽極陣列污泥的大量收集單元，同時也便于后續污泥的集中處理。

技術領域

本實用新型屬于污泥處理技術領域，具體涉及一種具有整體污泥收集裝置的微生物電化學系統。

背景技術

微生物電化學系統以微生物為載體或催化劑，以此來促進電池陽極的氧化反應或陰極的還原反應，在能源與資源回收利用及環境污染修復等方面展現出獨有的特色。生物陰極型微生物電化學系統主要是依據附著在陰極表面的自養或異養微生物，以電極作為電子供體和能量來源，利用無機碳源和氮源通過自身的新陳代謝還原氧氣或其他具有較強氧化性的物質，并同時利用從陽極遷移過來的質子供給自身生長。典型的生物陰極微生物電化學系統為雙室構型，在陰陽極室間插入分隔材料，使兩極室間形成一定的COD(化學需氧量)梯度和DO(溶解氧)梯度。典型的生物陰極微生物電化學系統如圖1所示。

傳統的分隔材料多采用離子或質子交換膜，但離子/質子交換膜價格昂貴，不適于應用。以大孔徑多孔材料作為基體，在水處理設備中自生微生物層形成微生物隔膜，這層膜兼具阻隔氧氣與COD在極室間直接擴散的特點，并允許陰陽離子直接透過，可以達到與離子交換膜相同的功能。在具有微生物隔膜的生物陰極微生物電化學系統(圖2)中，污水進入厭氧的陽極室，陽極降解大部分COD，陽極出水橫向穿過微生物隔膜滲流進入陰極室，陰極室一般通過曝氣的方式維持好氧的環境并進一步降低陽極室出水中的少量COD。該系統解決了陰陽極室間的傳質與擴散問題，且降低了系統的成本，對于實際應用表現出優勢，但仍存在一些不足。

微生物隔膜中的生物膜處于脫落與再生的動態平衡中，脫落的生物膜會進入陰陽極室，形成污泥，特別是在好氧型生物陰極系統中，雖然陰極微生物只降解來自陽極室的少量COD，但在溶解氧充足的條件下，好氧微生物代謝旺盛會產生較多的生物質，最終形成大量剩余污泥，產生的污泥可能影響出水水質，甚至引起系統內部或系統管道的堵塞，因此，在實際應用中，系統剩余污泥的排放不容忽視。

然而，在目前生物陰極微生物電化學系統中，鮮有對系統污泥進行收集和排放的裝置，對電極或極室中多余生物膜(剩余污泥)的方式，大多是采取將電極取出去除生物膜，或者將污泥留存在各自相對隔離的電極室中。人工干預對反應器和電極進行沖刷或刮膜的方式，這樣的方式對系統是破壞性的，不利于系統連續穩定操作，對大型化的系統來說不便于操作。而將污泥留在彼此獨立的電極室中則對污泥的進一步收集和處理帶來挑戰。收集污泥需要對各個狹窄電極室設置污泥收集管，結構復雜同時容易堵塞失效。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，針對目前生物陰極微生物電化學系統兩極室完全分隔導致的陰陽極污泥收集不便問題，通過改變污水在系統中的流動模式，以及在陰陽極室底部增設整體的污泥收集裝置，實現同時收集陰、陽極室及微生物分隔材料上產生的污泥。本實用新型提供一種具有整體污泥收集裝置的微生物電化學系統。該系統中通過直接在陰陽極室底部設置跨越陰陽極室的污泥收集裝置，避免了設置多余的污泥收集系統，結構簡單，便于實際應用。由于增設的污泥收集裝置，系統形成了折流的污水流動模式，減小系統的水頭損失。同時污泥的良好收集也可以防止污泥在系統中的淤積導致內部堵塞。

本實用新型的技術方案是：一種具有整體污泥收集裝置的微生物電化學系統，包括陽極室和陰極室，所述陽極室和陰極室的底部設置有污泥收集裝置，所述陽極室、陰極室和污泥收集裝置互相連通。

優選的，污水從陽極室折流進入陰極室。

優選的，所述污泥收集裝置的形狀與所述陽極室和陰極室的底部形狀相契合。

優選的，所述污泥收集裝置的形狀為正方體、長方體、圓錐體或棱錐體中的任一種。