[發(fā)明專利]一種光電微生物耦合脫氮除碳系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111448856.1
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN113845208B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁曄;賈曉晨;趙孟亭;王銳;張軍港;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 天津市環(huán)境保護技術(shù)開發(fā)中心設(shè)計所有限責任公司
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/34;C02F1/461;C02F1/32
• 代理公司: 天津合正知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12229
• 代理人: 馬云云

1.一種光電微生物耦合脫氮除碳系統(tǒng)，其特征在于：包括殼體（1）、曝氣結(jié)構(gòu)、處理單元、紫外燈（10）和電源（11）；

處理單元設(shè)置在殼體（1）內(nèi)部，且處理單元與殼體（1）的底部之間留有空間，處理單元的下方空間設(shè)有曝氣結(jié)構(gòu)以提供氧氣；殼體（1）上還設(shè)有進水管（2）和出水管（3）；

所述處理單元包括改性光電極板（6）、生物陰極層（7）和夾在改性光電極板（6）與生物陰極層（7）之間的粒子電極層（8），改性光電極板（6）與電源（11）的正極連接，生物陰極層（7）與電源（11）的負極連接，紫外燈（10）正對改性光電極板（6）設(shè)置；粒子電極層（8）和生物陰極層（7）上均負載微生物反硝化細菌，改性光電極板（6）在紫外光的激發(fā)下產(chǎn)生電子-空穴對，具有氧化性的空穴用于與有機物反應實現(xiàn)降解污染物除碳，光生電子轉(zhuǎn)移到粒子電極層（8）上的反硝化細菌形成的生物膜中，供微生物反硝化脫氮；同時改性光電極板（6）與生物陰極層（7）連接電源形成電解，電解產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)移至生物陰極層，供生物陰極層上的微生物反硝化脫氮；

粒子電極層（8）為復合有低價金屬氧化物或金屬單質(zhì)的絕緣材料，低價金屬氧化物或金屬單質(zhì)能夠與絕緣材料之間形成粒子電極而保護電極板，降低能耗。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電微生物耦合脫氮除碳系統(tǒng)，其特征在于：所述改性光電極板（6）為通過電沉積負載光催化納米粒子并采用貴金屬改性的鈦板或RGO或金屬氧化物板；貴金屬為RuPd納米晶、Pt中的一種或兩種以上，金屬氧化物板為光電極材料TiO₂、WO₂、ZnO、BiVO₄、CuFeO₂、α-Fe₂O₃、NiO、Cu_２O中的一種或兩種以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電微生物耦合脫氮除碳系統(tǒng)，其特征在于：光催化納米粒子為TiO₂、γ- Fe₂O₃、SiO₂、n-Cu₂O、Ag、ZnO- CdSe或鎢系多酸鹽中的任一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電微生物耦合脫氮除碳系統(tǒng)，其特征在于：生物陰極層（7）為聚苯胺、石墨板、石墨刷、石墨氈、碳布、碳氈、生物炭中的任一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電微生物耦合脫氮除碳系統(tǒng)，其特征在于：低價金屬氧化物或金屬單質(zhì)占粒子電極層（8）總重量的3%~10%；低價金屬氧化物為四氧化三鐵、氧化鐵、硫化亞鐵中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電微生物耦合脫氮除碳系統(tǒng)，其特征在于：改性光電極板（6）、粒子電極層（8）、生物陰極層（7）的厚度比為1:2:3~1:3:5。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電微生物耦合脫氮除碳系統(tǒng)，其特征在于：處理單元為平板式層狀結(jié)構(gòu)，處理單元設(shè)有偶數(shù)個，兩兩一組從左至右依次并排設(shè)置在殼體（1）內(nèi)，同一組的2個處理單元的生物陰極層（7）相對設(shè)置，相鄰兩組的處理單元的改性光電極板（6）之間設(shè)有紫外燈（10）。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電微生物耦合脫氮除碳系統(tǒng)，其特征在于：處理單元為圓柱式層狀結(jié)構(gòu)，且自圓心向外依次是改性光電極板（6）、粒子電極層（8）和生物陰極層（7），紫外燈（10）設(shè)置在圓心處，且紫外燈（10）與改性光電極板（6）之間留有空間。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電微生物耦合脫氮除碳系統(tǒng)，其特征在于：曝氣機構(gòu)包括曝氣頭（4）和與之相連的鼓風器（5），曝氣頭（4）設(shè)置在處理單元的下方。