申请日2013.01.23
公开(公告)日2013.04.17
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置，涉及污水处理装置的领域。本发明是要解决现有的膜生物反应器存在对总氮的去除率不高，采用现有的脱氮技术与膜生物反应器的结合，工艺流程也比较复杂，去除总氮的效果较差，费用高的技术问题。一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置是由生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置由进水箱、进水泵、污水处理池、自吸泵、出水口和曝气装置连接组成;污水处理池包括第一微生物燃料电池、膜生物反应器和第二微生物燃料电池;曝气装置由第一大孔曝气头、微孔曝气头、第二大孔曝气头、第一控制阀门、第二控制阀门和空气压排缩机组成。本发明应用于污水处理领域。
权利要求书
1.一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置，其特征在于：污水处理装置 是由生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置由进水箱(1)、进水泵(2)、污水处理池、 自吸泵(17)、出水口(18)和曝气装置组成;所述的污水处理池包括第一微生物燃料电池、 膜生物反应器和第二微生物燃料电池;所述的污水处理池从左至右被第一质子交换膜 (5-1)、第一带孔隔板(7-1)、第二带孔隔板(7-2)和第二质子交换膜(5-2)依次分隔成 第一微生物燃料电池的阳极室(4-1)、第一微生物燃料电池的阴极室(6-1)、膜组件区域(3)、 第二微生物燃料电池的阴极室(6-2)和第二微生物燃料电池的阳极室(4-2);所述的第一 微生物燃料电池由第一微生物燃料电池的阳极室(4-1)、第一微生物燃料电池的阴极室 (6-1)、第一阳极碳刷(8-1)、第一负载(10-1)和第一阴极碳刷(9-1)组成，第一阳极 碳刷(8-1)位于第一微生物燃料电池的阳极室(4-1)中，第一阴极碳刷(9-1)位于第一 微生物燃料电池的阴极室(6-1)中，在第一阳极碳刷上部和第一阴极碳刷的上部之间连接 有第一负载(10-1);所述的膜生物反应器由膜组件(14)、第一微生物燃料电池的阴极室 (6-1)、膜组件区域(3)和第二微生物燃料电池的阴极室(6-2)组成，膜组件(14)定位 于膜组件区域(3)中;所述的第二微生物燃料电池由第二微生物燃料电池的阴极室(6-2) 和第二微生物燃料电池的阳极室(4-2)、第二阳极碳刷(8-2)、第二负载(10-2)和第二阴 极碳刷(9-2)组成，第二阳极碳刷(8-2)位于第二微生物燃料电池的阳极室(4-2)中， 第二阴极碳刷(9-2)位于第二微生物燃料电池的阴极室(6-2)中，在第二阳极碳刷上部和 第二阴极碳刷的上部之间连接有第二负载(10-2);所述的曝气装置由第一大孔曝气头 (12-1)、微孔曝气头(15)、第二大孔曝气头(12-2)、第一控制阀门(11-1)、第二控制阀 门(11-2)和空气压排缩机(19)组成;在第一微生物燃料电池的阴极室(6-1)中设置有 第一大孔曝气头(12-1)，定位于底部;在膜组件区域(3)中设置有微孔曝气头(15)，定 位于底部;在第二微生物燃料电池的阴极室(6-2)中设置有第二大孔曝气头(12-2)，定位 于底部;第一大孔曝气头(12-1)的进气端与第一控制阀门(11-1)的出口端连通，第一控 制阀门(11-1)的入口端与空气压排缩机(19)的出气端连通;第二大孔曝气头(12-2)的 进气端与第二控制阀门(11-2)的出口端连通，第二控制阀门(11-2)的入口端与空气压排 缩机(19)的出气端连通;微孔曝气头(15)的进气端与空气压排缩机(19)的出气端连 通;所述的第一微生物燃料电池的阳极室(4-1)的底部出口端与第一出水阀门(13-1)的 入口端连通，第一出水阀门(13-1)的出口端与回流泵(16)的入口端连通;所述的第二 微生物燃料电池的阳极室(4-2)的底部出口端与第二出水阀门(13-2)的入口端连通，第 二出水阀门(13-2)的出口端与回流泵(16)的入口端连通;回流泵(16)的出口端与进 水箱连通，进水箱(1)与进水汞(2)的入口端连通;进水汞(2)的出口端分别与第一微 生物燃料电池的阳极室(4-1)、第二微生物燃料电池的阳极室(4-2)和膜组件区域(3)连 通;膜组件(14)的出水端与自吸泵(17)的入口端连通，自吸泵(17)的出口端与出水 口(18)连通。
2.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置，其特 征在于：所述的第一带孔隔板(7-1)和第二带孔隔板(7-2)上布满直径为1cm的通孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置， 其特征在于：所述的第一微生物燃料电池的阳极室(4-1)和第二微生物燃料电池的阳极室 (4-2)的形状为长方体。
4.根据权利要求1或2所述的一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置， 其特征在于：所述的第一负载(10-1)和第二负载(10-2)分别为500Ω的电阻。
5.根据权利要求1或2所述的一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置， 其特征在于：所述的碳刷由碳纤维和钛丝组成。
6.根据权利要求1或2所述的一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置， 其特征在于：所述的第一大孔曝气头(12-1)和第二大孔曝气头(12-2)的曝气方法为每曝 气10min后停止曝气50min。
说明书
一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置
技术领域
本发明涉及污水处理装置。
背景技术
随着环境水体被污染，人口数量的激增，人们对于水资源的需求量也在与日俱增，而 我国是一个缺水的国家，可利用的水资源由于受到种种因素的影响在逐渐减少。在这样的 背景下，污水回用技术的出现会在一定程度上缓解我国水资源匮乏的现状，污水回用的技 术主要有絮凝、沉淀、过滤、活性炭吸附、离子交换等等，这些工艺一般都是在传统的二 级处理后再进行三级处理，工艺流程相对复杂，而且费用也高。膜生物反应器的出现对污 水回用开创了另一个途径，膜生物反应器是一种由膜分离单元和生物处理单元相结合的新 型水处理技术，由于膜的截留作用使得停留在膜生物反应器的污泥浓度保持在很高的浓 度，并通过低负荷保持了较低的污泥产量，具有出水水质好，处理效率高，占地面积小和 剩余污泥产量低的优点。但是，膜生物反应器存在对总氮的去除率不高，通过现有的脱氮 技术与膜生物反应器的结合，工艺流程也比较复杂，并且在有机碳源不足的情况下，反硝 化过程会受到抑制，对于总氮的去除效果就会较差，这个时候就需要添加一定的外加碳源， 这就进一步增加了系统运行的费用。
发明内容
本发明是要解决现有的膜生物反应器存在对总氮的去除率不高，采用现有的脱氮技术 与膜生物反应器的结合，工艺流程也比较复杂，去除总氮的效果较差，费用高的技术问题， 而提供了一种膜生物反应器/微生物燃料电池污水处理装置。
一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置，由进水箱、进水泵、污水处理 池、自吸泵、出水口和曝气装置组成;
所述的污水处理池包括第一微生物燃料电池、膜生物反应器和第二微生物燃料电池;
所述的污水处理池从左至右被第一质子交换膜、第一带孔隔板、第二带孔隔板和第二 质子交换膜依次分隔成第一微生物燃料电池的阳极室、第一微生物燃料电池的阴极室、膜 组件区域、第二微生物燃料电池的阴极室和第二微生物燃料电池的阳极室;
所述的第一微生物燃料电池由第一微生物燃料电池的阳极室、第一微生物燃料电池的 阴极室、第一阳极碳刷、第一负载和第一阴极碳刷组成，第一阳极碳刷位于第一微生物燃 料电池的阳极室中，第一阴极碳刷位于第一微生物燃料电池的阴极室中，在第一阳极碳刷 上部和第一阴极碳刷的上部之间连接有第一负载;
所述的膜生物反应器由膜组件、膜组件区域和第二微生物燃料电池的阴极室组成，膜 组件定位于膜组件区域中;
所述的第二微生物燃料电池由第一微生物燃料电池的阳极室、第一微生物燃料电池的 阴极室、第二阳极碳刷、第二负载和第二阴极碳刷组成，第二阳极碳刷位于第二微生物燃 料电池的阳极室中，第二阴极碳刷位于第二微生物燃料电池的阴极室中，在第二阳极碳刷 上部和第二阴极碳刷的上部之间连接有第二负载;
所述的曝气装置由第一大孔曝气头、微孔曝气头、第二大孔曝气头、第一控制阀门、 第二控制阀门和空气压排缩机组成;在第一微生物燃料电池的阴极室中设置有第一大孔曝 气头，定位于底部;在膜组件区域中设置有微孔曝气头，定位于底部;在第二微生物燃料 电池的阴极室中设置有第二大孔曝气头，定位于底部;第一大孔曝气头的进气端与第一控 制阀门的出口端连通，第一控制阀门的入口端与空气压排缩机的出气端连通;第二大孔曝 气头的进气端与第二控制阀门的出口端连通，第二控制阀门的入口端与空气压排缩机的出 气端连通;微孔曝气头的进气端与空气压排缩机的出气端连通;
所述的第一微生物燃料电池的阳极室的底部出口端与第一出水阀门的入口端连通，第 一出水阀门的出口端与回流泵的入口端连通;所述的第二微生物燃料电池的阳极室的底部 出口端与第二出水阀门的入口端连通，第二出水阀门的出口端与回流泵的入口端连通;回 流泵的出口端与进水箱连通，进水箱与进水汞的入口端连通;进水汞的出口端分别与第一 微生物燃料电池的阳极室、第二微生物燃料电池的阳极室和膜组件区域连通;膜组件的出 水端与自吸泵的入口端连通，自吸泵的出口端与出水口18连通。
工作原理：本发明提供的一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置的工作 原理分两个步骤同时进行：步骤一、进水箱的污水在进水泵的作用下，一部分污水分别进 入到第一微生物燃料电池的阳极室和第二微生物燃料电池的阳极室中，污水在阳极室厌氧 环境下，污水中的有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子 传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路以电流的形式传递到阴极， 而质子通过质子交换膜传递到阴极，经分解后的污水分别从第一微生物燃料电池的阳极室 的底部和第二微生物燃料电池的阳极室的底部通过管路在回流泵的作用下进入到进水箱 中，通过此步骤，可以向膜生物反应器中不断地输送电子和质子;步骤二、进水箱的污水 在进水泵的作用下，另一部分污水进入到了膜生物反应器中，在曝气装置的作用下，污水 中的氨态氮被氧化成硝态氮，而在步骤一向膜生物反应器中不断地输送电子和质子的作用 下，硝态氮进行脱氮，污水脱氮后通过膜组件净化，在自吸泵的作用下，被净化的污水达 到出水口。
本发明的优点：一、本发明提供了一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装 置，工作过程简单，操作方便;二、本发明提供了一种膜生物反应器/微生物燃料电池的 污水处理装置，由于膜的的截留作用保持的高污泥浓度使得污水中的氨氮转换为硝氮的的 效率很高，同时由于低的负荷使得膜组件最终的出水有机物含量很低;三、本发明提供了 一种膜生物反应器/微生物燃料电池的污水处理装置，由于在膜生物反应器上增加了微生 物燃料电池的结构，在微生物燃料电池中产生的电子和质子进入到膜生物反应器中，并与 硝态氮进行脱氮，使得污水处理后的总氮含量大大降低，符合GB18918-2000污水综合排 放标准的关于的总氮含量的规定，同时，在脱氮过程中可以回收电能。
