[發明專利]一種用于污水處理廠脫氮除磷的微生物燃料電池及污水處理方法

在審

• 申請號: 202110019344.7
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112820924A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 王茹;王思凡;賴玲玲
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: H01M8/16
• 分類號: H01M8/16;C02F3/28;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

1.一種用于污水處理廠脫氮除磷的微生物燃料電池，其特征在于，包括脫氮除磷池(20)，脫氮除磷池(20)設有進水口(1)和出水口(13)，脫氮除磷池(20)的內部設有脫氮除磷單元，脫氮除磷單元包括沿脫氮除磷池(20)內部水流方向依次設置的鐵極板(3)和碳氈(6)，碳氈(6)上附著有反硝化生物膜(18)，脫氮除磷池(20)在鐵極板(3)和碳氈(6)的下方分別設有收集斗(4)和污泥斗(8)，鐵極板(3)和碳氈(6)之間通過導線電連接，鐵極板(3)和碳氈(6)之間連接的導線上串聯有電阻(5)。

2.根據權利要求1所述的一種用于污水處理廠脫氮除磷的微生物燃料電池，其特征在于，脫氮除磷池(20)的內部沿水流方向設有多組脫氮除磷單元，前一組脫氮除磷單元的碳氈(6)與下一組脫氮除磷單元的鐵極板(3)間通過導線電連接。

3.根據權利要求1或2所述的一種用于污水處理廠脫氮除磷的微生物燃料電池，其特征在于，鐵極板(3)上安裝有橫向運動的刮泥板(15)，收集斗(4)底部連接于磷回收產物收集口(2)，污泥斗(8)底部連接于排泥口(10)。

4.根據權利要求1或2所述的一種用于污水處理廠脫氮除磷的微生物燃料電池，其特征在于，碳氈(6)在其下游一側設有擋板(7)，碳氈(6)包括外框和若干安裝于外框上的豎條形碳氈，豎條形碳氈上附著有反硝化生物膜(18)。

5.根據權利要求4所述的一種用于污水處理廠脫氮除磷的微生物燃料電池，其特征在于，每條碳氈間距為0.1m～0.2m，碳氈(6)與擋板(7)之間的距離為0.3m～0.5m，碳氈(6)與擋板(7)的形狀和大小相同。

6.根據權利要求2所述的一種用于污水處理廠脫氮除磷的微生物燃料電池，其特征在于，多組脫氮除磷單元中的鐵極板(3)和碳氈(6)將脫氮除磷池(20)內腔分隔為S形流通通道，靠近進水口(1)的氮除磷單元中的鐵極板(3)與進水口(1)相對，靠近出水口(13)的氮除磷單元中的碳氈(6)與出水口(13)相對，進水口(1)設置于脫氮除磷池(20)的底部，進水口(1)設有閥門(14)，出水口(13)設置于脫氮除磷池(20)的頂部。

7.根據權利要求2所述的一種用于污水處理廠脫氮除磷的微生物燃料電池，其特征在于，每組脫氮除磷單元中，鐵極板(3)與碳氈(6)之間的距離為2～4m，鐵極板(3)與碳氈(6)的面積比為1.1～1.2；相鄰兩組脫氮除磷單元之間的距離為3.5～5m。

8.一種基于權利要求1-7任意一項所述用于污水處理廠脫氮除磷的微生物燃料電池的污水處理方法，其特征在于，包括如下過程：

污水由進水口(1)進入脫氮除磷池(20)，依次流經鐵極板(3)和碳氈(6)后由出水口(13)流出；

將鐵極板(3)和碳氈(6)連接為回路，污水由進水口(1)進入并由出水口(13)流出的過程中，鐵極板(3)失去電子被氧化為二價鐵離子，二價鐵離子與污水中的磷酸根反應生成藍鐵礦沉淀，清理在鐵極板(3)表面附著的藍鐵礦，清理得到的藍鐵礦落入收集斗(4)并被收集；碳氈(6)接收來自鐵極板(3)的電子，附著在碳氈(6)表面的反硝化生物膜(18)在碳氈(6)表面獲得電子并還原去除污水中的硝酸鹽，反硝化生物膜(18)產生的污落入泥污泥斗(8)并被排出。

9.根據權利要求8所述的污水處理方法，其特征在于，污水進水pH范圍在6.5～7.5，溶解氧濃度范圍在0.5～0.3mg/L，溫度在20～40℃；進水中N:P質量比為(5:1)～(8:1)。

10.根據權利要求8所述的污水處理方法，其特征在于，脫氮除磷池(20)內水平流速為0.05～0.2m/s，流量為0.2～0.5m³/s，水力停留時間4～6h。