申请日2015.04.28
公开(公告)日2015.08.12
IPC分类号C02F3/28; C02F101/30; C01B25/06; H01M8/16
摘要
本发明公开了一种含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置，包括厌氧反应器、微生物燃料电池以及微生物电解池，厌氧反应器的出水管与微生物燃料电池的阳极进水管相连接，微生物燃料电池的阳极出水管接到微生物电解池的进水管上，微生物燃料电池的电量输出端接到微生物电解池的电源端口上。本发明中有机废水首先经过厌氧序批式反应器，利用微生物的代谢作用实现有机废水中的有机磷和蓄闭态磷向磷酸盐的转化，再经过微生物燃料电池和微生物电解池的处理，避免了以往除磷产磷化氢工艺将微生物厌氧过程作为产磷化氢主要过程，而导致的除磷效率低下的问题。
权利要求书
1.一种含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置，其特征在于： 包括厌氧反应器、微生物燃料电池以及微生物电解池，厌氧反应器 的出水管与微生物燃料电池的阳极进水管相连接，微生物燃料电池 的阳极出水管接到微生物电解池的进水管上，微生物燃料电池的电 量输出端接到微生物电解池的电源端口上。
2.根据权利要求1所述含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置， 其特征在于：所述厌氧反应器由上往下依次设置有顶部产气区、清 水区、有机废水区以及污泥区，顶部产气区、清水区、有机废水区 以及污泥区分别开设有开关阀。
3.根据权利要求2所述含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置， 其特征在于：所述污泥区中放入有厌氧微生物污泥。
4.根据权利要求3所述含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置， 其特征在于：所述厌氧微生物污泥在厌氧反应器中的浓度为 3-4.5g/L。
5.根据权利要求1所述含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置， 其特征在于：所述微生物燃料电池的外接电路中设置有蓄电池，所 述蓄电池用来存储微生物燃料电池产生的电能。
6.根据权利要求5所述含磷有机废水多段除磷产磷化氢的方法， 其特征在于：还设置有稳压装置，所述蓄电池通过稳压装置为微生 物电解池提供稳定电源。
7.根据权利要求1所述含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置， 其特征在于：所述微生物燃料电池的阴极室通过曝气处理。
8.根据权利要求1所述含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置， 其特征在于：所述厌氧反应器为厌氧序批式反应器。
9.根据权利要求3所述含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置， 其特征在于：还设置有污泥泵，所述污泥泵将厌氧微生物污泥泵入 微生物燃料电池阳极反应室和微生物电解池阳极反应室。
说明书
一种含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置
技术领域
本发明涉及废水处理的技术领域，涉及一种含磷有机废水多段 除磷产磷化氢的装置。特别涉及一种厌氧生物处理与微生物电解池 联合使用处理有机废水并实现多段除磷产磷化氢的装置。
背景技术
磷化氢(PH3)是磷元素在自然环境中的一种重要的还原态形式， 这一观点已经被普遍接受。自从1988年Devai等人在污水厂挥发物 中首次检测到磷化氢的存在，越来越多的科研人员参与到了磷化氢相 关领域的研究当中。目前，全球水体富营养化问题严重，磷作为水体 富营养的主要限制性物质之一，设法高效的去除污水中的磷，并将其 回收利用，避免二次污染，是解决磷资源匮乏和水体磷污染这一矛盾 的关键。但传统的除磷工艺难以满足实际运行的要求，水处理行业急 需新的技术出现，而将污水中磷酸盐通过微生物转化成为磷化氢释放 成为了污水除磷新的方向。
大量的科学研究证明微生物在厌氧环境中可将环境中的磷元素 还原形成磷化氢。因此一些旨在对污水进行除磷产磷化氢的厌氧反应 器开始得到研究人员的重视。但目前尽管观察到了这些反应器中的确 有磷化氢的不断产生，但由于磷化氢的微生物产生机理仍然不明确， 因此难以定量确定水中总磷转化为磷化氢的效率，使得持续的研究难 以继续进行。并且采用微生物厌氧除磷产磷化氢，其磷化氢的得率也 比较低。
微生物电解池是由池体、阴极、阳极、外电路及电源组成的，主 要利用微生物作为反应主体，在阴阳极间施加电流，产生氢气或甲烷 的一种电解池。微生物代谢底物在微生物电解池的阳极产生质子、电 子和二氧化碳，其中电子通过外电路到达阴极，质子通过质子交换膜 扩散到阴极;其阴极反应为质子和电子反应形成氢气。由于这一反应 过程为吸热反应不能自发进行，需要通过外加电源提高阴极的电极电 位才能实现。已有试验证明外加电源达到0.13V即可促进阴极产生氢 气。
磷化氢可以由磷酸盐转化而成。我们可以利用微生物电解池通 过电解方式以氢气或乳酸盐为电子供体将磷酸盐转化为磷化氢。当 然我们可以类似于产氢过程一样解决磷化氢产生需要能量的问题使 得微生物产生磷化氢的过程变得简单清晰，提供了高磷化氢的产生 率装置。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种 一种含磷有机废水多段除磷产磷化氢的装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种含磷有机废水多段 除磷产磷化氢的装置，包括厌氧反应器、微生物燃料电池以及微生 物电解池，厌氧反应器的出水管与微生物燃料电池的阳极进水管相 连接，微生物燃料电池的阳极出水管接到微生物电解池的进水管上， 微生物燃料电池的电量输出端接到微生物电解池的电源端口上。
优选的，所述厌氧反应器由上往下依次设置有顶部产气区、清 水区、有机废水区以及污泥区，顶部产气区、清水区、有机废水区 以及污泥区分别开设有开关阀。
优选的，所述污泥区中放入有厌氧微生物污泥。
优选的，所述厌氧微生物污泥在厌氧反应器中的浓度为 3-4.5g/L。
优选的，所述微生物燃料电池的外接电路中设置有蓄电池，所 述蓄电池用来存储微生物燃料电池产生的电能。
优选的，还设置有稳压装置，所述蓄电池通过稳压装置为微生 物电解池提供稳定电源。
优选的，所述微生物燃料电池的阴极室通过曝气处理。
优选的，所述厌氧反应器为厌氧序批式反应器。
优选的，还设置有污泥泵，所述污泥泵将厌氧微生物污泥泵入 微生物燃料电池阳极反应室和微生物电解池阳极反应室。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明中有机废水首先经过厌氧序批式反应器，利用微生 物的代谢作用实现有机废水中的有机磷和蓄闭态磷向磷酸盐的转化， 再经过微生物燃料电池和微生物电解池的处理，避免了以往除磷产磷 化氢工艺将微生物厌氧过程作为产磷化氢主要过程，而导致的除磷效 率低下的问题;
(2)本发明中利用微生物电解池将经过厌氧发酵处理后的有机 废水中的磷酸盐电解形成磷化氢气体，使得污水除磷工艺不同于以往 在微生物产磷化氢机理和影响因素尚未明确就直接将微生物厌氧发 酵作为除磷产磷化氢核心工艺，而是利用微生物电解池这种机理和效 果都得到广泛证实的工艺来实现污水中除磷产磷化氢的目的;同时电 解产生的磷化氢气体纯度较高，可作为商品销售，提高了系统的经济 价值;
(3)本发明利用微生物燃料电池为微生物电解池的除磷产磷化 氢提供电能，使得整个处理系统利用自身功能运行，减少了能源消耗， 实现了污水处理产磷化氢技术的高效环保。
