申请日2014.11.17
公开(公告)日2015.04.22
IPC分类号C02F3/30; H01M8/16; C02F3/34
摘要
本实用新型公开了一种与A/O工艺相结合的双室MFC废水处理系统。阳极室与阴极室之间通过质子交换膜分隔，阳极室内设有主阳极、辅助阳极，并通过导线连接，阴极室底部设有曝气装置，阴极室内设有阴极，阴极经变阻箱与主阳极相连，阳极室出水口经第二蠕动泵、第二沉淀池、第三蠕动泵与阴极室进水口相连，第一沉淀池经第一蠕动泵与阳极室进水口相连，阴极室出水口经第四蠕动泵、第三沉淀池、第五蠕动泵与阳极室进水口相连，阴极室出水口与第四沉淀池相连。本实用新型有效利用了双室微生物燃料电池的两个电极室，实现了同步脱氮除磷除碳，并产生持续稳定的电流，达到了污水处理和能源回收的统一，进一步改进了微生物燃料电池处理废水工艺。
权利要求书
1.一种与A/O工艺相结合的双室MFC废水处理系统，其特征在于包括阳极室(1)、阴极室(2)、阴极(3)、主阳极(4)、辅助阳极(5)、质子交换膜(6)、曝气装置(7)、变阻箱(8)、第一沉淀池(9)、第一蠕动泵(10)、第二蠕动泵(11)、第二沉淀池(12)、第三蠕动泵(13)、第四蠕动泵(14)、第三沉淀池(15)、第五蠕动泵(16)、第四沉淀池(17);阳极室(1)与阴极室(2)之间通过质子交换膜(6)分隔，阳极室(1)内设有主阳极(4)、辅助阳极(5)，并通过导线连接，阴极室(2)底部设有曝气装置(7)，阴极室(2)内设有阴极(3)，阴极(3)经变阻箱(8)与主阳极(4)相连，阳极室(1)出水口经第二蠕动泵(11)、第二沉淀池(12)、第三蠕动泵(13)与阴极室(2)进水口相连，第一沉淀池(9)经第一蠕动泵(10)与阳极室(1)进水口相连，阴极室(2)出水口经第四蠕动泵(14)、第三沉淀池(15)、第五蠕动泵(16)与阳极室(1)进水口相连，阴极室(2)出水口与第四沉淀池(17)相连。
2.如权利要求1所述的与A/O工艺相结合的双室MFC废水处理系统，其特征在于：所述的主阳极(4)为方形片状的碳毡，辅助阳极(5)为在阳极室填充的不规则的碳毡。
说明书
一种与A/O工艺相结合的双室MFC废水处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种与A/O工艺相结合的双室MFC(微生物燃料电池)废水处理系统。
背景技术
微生物燃料电池(MFC)是一种以微生物为催化剂, 将有机物中的化学能转化成电能的装置。微生物燃料电池以附着于阳极的微生物降解有机物产生电子和质子，产生的电子传递到阳极后经外电路到达阴极, 由此产生外电流。而产生的质子通过分隔材料到达阴极,从而完成电池内部电荷的传递。常见的微生物电池分为单室微生物燃料电池和双室微生物燃料电池，其差别主要体现在阴极设计的不同。单室微生物燃料电池采用空气阴极，而双室微生物燃料电池采用非生物阴极或生物电极，双室之间通过质子交换膜盐桥隔开。采用空气阴极或非生物阴极对催化剂要求高，成本较大，近些年对生物阴极的研究和报道逐渐增多，如何有效利用阴极室也成为当前的研究热点。
最早20世纪90年代有了利用微生物燃料电池处理污水的报道。目前，许多专家学者致力于将此技术应用于生活污水及工业废水处理的研究，取得了显著进展。但是，当前采用微生物燃料电池处理污水的技术还不成熟，尚处于实验研究阶段，对于电极室的构型、电极材料、处理工艺等还没有公认的标准。微生物燃料电池处理废水还存在处理效率低、电流密度低、应用成本高等问题。目前处理废水的工艺有AO、A/A/O、MBR等工艺。AO工艺是目前广泛应用的污水处理工艺，工艺方法比较成熟。将微生物燃料电池与AO工艺结合，在处理废水的同时能够回收能源，具有很好的应用前景。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种实现采用微生物燃料电池高效稳定的处理废水，并降低废水处理成本的与A/O工艺相结合的双室MFC废水处理系统。
与A/O工艺相结合的双室MFC废水处理系统包括阳极室、阴极室、阴极、主阳极、辅助阳极、质子交换膜、曝气装置、变阻箱、第一沉淀池、第一蠕动泵、第二蠕动泵、第二沉淀池、第三蠕动泵、第四蠕动泵、第三沉淀池、第五蠕动泵、第四沉淀池;阳极室与阴极室之间通过质子交换膜分隔，阳极室内设有主阳极、辅助阳极，并通过导线连接，阴极室底部设有曝气装置，阴极室内设有阴极，阴极经变阻箱与主阳极相连，阳极室出水口经第二蠕动泵、第二沉淀池、第三蠕动泵与阴极室进水口相连，第一沉淀池经第一蠕动泵与阳极室进水口相连，阴极室出水口经第四蠕动泵、第三沉淀池、第五蠕动泵与阳极室进水口相连，阴极室出水口与第四沉淀池相连。
所述的主阳极为方形片状的碳毡，辅助阳极为在阳极室填充的不规则的碳毡。
本实用新型与现有技术相比具有的有益效果：
1.本实用新型有效利用了双室微生物燃料电池的特点，采用生物阴极，电池成本低，同时有效利用两个电极室的容积，减少了占地成本。
2.本实用新型结合了现在污水处理系统广泛应用的AO工艺的特点，反硝化在前硝化在后，有效利用原水提供碳源，避免了额外添加碳源，有效实现了脱氮除磷和有机物的去除。
3.本实用新型实现了连续进水，可以实现稳定的出水水质和输出电流，实现了污水处理和能源回收的统一。
4.本实用新型方便调节和控制，本方法可以通过控制蠕动泵的流量，调节水力停留时间和内循环比，同时还可以通过调节阳极室辅助电极的填充量来控制阳极室和阴极室的有效容积比，以控制反硝化与硝化的水力停留时间比，达到最佳的脱氮除磷效果。
5.本实用新型在阳极室通过辅助电极的填充，增大了阳极生物膜的表面积，无需搅拌，同时减少了生物量的流失。
