[發明專利]一種基于藻菌共生電化學體系的污水處理裝置及其方法

有效

• 申請號: 202110007434.4
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112573667B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 吳東雷;張舒遲;陳旭;談夢宇;董家裕
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F3/30;C02F3/00;C02F101/10;C02F101/16;C02F101/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種基于藻菌共生電化學體系的污水處理裝置及其方法，其采用H型微生物燃料電池構型，陰極室與陽極室通過質子交換膜連接，陽極電極為碳氈材質，表面附著有厭氧微生物膜；陰極電極為鈦鍍釕銥網狀電極，表面附著有微藻生物膜，中部填料附著有好氧生物膜。陰陽極之間設置有電容器，夜間微藻光合作用停止時釋放白天儲存的電能驅動裝置運行，實現污染物的持續、高效去除以及微藻的有效回收。本發明通過耦合藻菌共生體系與微生物燃料電池，同步去除污水中的氮、磷、有機物，具有處理成本低、運行流程簡單、能源利用率高的特點，克服了傳統污水處理技術耗時、耗電的缺陷以及普通微生物燃料電池產電效率低、處理效能差的問題。

技術領域

本發明屬于水污染控制領域，具體涉及一種基于藻菌共生電化學體系的污水處理裝置及其方法。

背景技術

針對市政和工業廢水處理，目前廣泛采用的仍是好氧和厭氧生物處理兩種方法。好氧生物處理工藝能量消耗大、運行費用高；傳統的厭氧生物處理工藝運行費用低，但處理周期長、能源回收難。微生物燃料電池(MFC)是一種利用微生物體作為催化劑將有機物質及無機物質氧化并產生電能的裝置，近年來在廢水處理領域展現出較大的應用潛力，主要表現為：可利用有機廢物發電、污泥產量少、能量轉換效率高、節省曝氣等。然而，MFC的工業化應用還面臨著產電功率低、緩沖能力弱、處理效能差、陰極易極化、質子交換膜與電極易污染等問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，結合厭氧、好氧反應機制，提供一種基于藻菌共生電化學體系的污水處理裝置及其方法，能夠高效穩定地處理污水中的氮、磷和有機物。

本發明采用的具體技術方案如下：

一種基于藻菌共生電化學體系的污水處理裝置，其包括陽極室、陰極室和微藻回收裝置；

所述陽極室為密閉結構，其上部通過進水管與外部的給水裝置相連通，頂部開設有能與外界連通的排氣口；陽極室中固定有表面用于附著厭氧微生物膜的陽極電極，內底部設有若干攪拌槳；陽極室通過質子交換膜與透明的陰極室連通；所述陰極室中固定有表面用于附著微藻生物膜的陰極電極，內底部均勻設有曝氣裝置；所述陰極電極為內部填充若干填料的筒型網狀電極，填料用于附著好氧微生物膜；所述陽極電極與陰極電極之間通過導線串聯有可變電阻與電容器；

所述陰極室的底部通過出水管與微藻回收裝置連通；微藻回收裝置的底部鋪設有濾網，濾網的上方設有離心攪拌器；位于濾網上方的微藻回收裝置側壁上開設有排水口，通過排水管與外部相連通。

作為優選，所述進水管上還設有水泵和進水閥門；陽極室與陰極室之間設有連接閥門，出水管上設有出水閥門。

作為優選，所述陽極電極為碳氈材質。

作為優選，所述厭氧微生物膜為地桿菌或希瓦氏菌。

作為優選，所述陰極室分別與多個陽極室并聯連通，以適應不同的水質。

作為優選，所述陰極電極為鈦鍍釕銥電極。

作為優選，所述陰極室內設有用于監測氧含量的溶氧儀。

作為優選，所述陽極電極與陰極電極之間通過導線連接有數據采集器。

作為優選，所述陰極室的材質為有機玻璃。

本發明的另一目的在于提供一種基于上述任一污水處理裝置處理污水中氮、磷和有機物的方法，具體如下：

1)在所述污水處理裝置使用前，將陽極室內的陽極電極上接種經有機廢水厭氧處理反應器馴化后的厭氧污泥；將陰極室內的陰極電極表面上接種微藻生物膜，填料上接種好氧微生物膜；通過進水管向陽極室和陰極室內注入待處理的污水，并將陽極室作密封處理；當陽極電極和陰極電極之間的電壓及污染物去除率持續穩定后，排空污水處理裝置中的污水，完成生物膜的馴化過程；