申请日2018.01.11
公开(公告)日2018.05.29
IPC分类号C02F3/34; C02F3/28; H01M8/16; C02F101/16; C02F101/38
摘要
本发明公开了一种基于DAMO进行工业废水处理脱氮产能的装置，其特征是，包括ABR‑MFC耦合反应器，所述ABR‑MFC耦合反应器为包括多个格室的分格结构，其中第一格室为ABR‑MFC耦合反应器的前端并设有进水口、最后1个格室为MFC阳极室，MFC阳极废水可回流到ABR‑MFC耦合反应器的第2个格室，阳极室的外壁设有空气阴极，空气阴极与阳极室内的阳极通过负载相连，阳极室设有出水口。这种装置结构简单、运行高效，这种装置既能对废水的氨氮进行有效地去除，又能产生电能，并且可减少温室气体甲烷的排放，具有良好的经济意义与环境意义。
权利要求书
1.一种基于DAMO进行工业废水处理脱氮产能的装置，其特征是，包括ABR-MFC耦合反应器，所述ABR-MFC耦合反应器为包括多个格室的分格结构，其中第1个格室为ABR-MFC耦合反应器的前端并设有进水口、最后1个格室为MFC阳极室，MFC阳极废水可回流到ABR-MFC耦合反应器的第2个格室，阳极室的外壁设有空气阴极，空气阴极与阳极室内的阳极通过负载相连，阳极室2设有出水口。
2.根据权利要求1所述的基于DAMO进行工业废水处理脱氮产能的装置，其特征是，所述多个格室的数量为至少5个。
3.根据权利要求1所述的基于DAMO进行工业废水处理脱氮产能的装置，其特征是，所述ABR-MFC耦合反应器的外部设有与ABR-MFC耦合反应器连通的气体收集装置。
4.根据权利要求1所述的基于DAMO进行工业废水处理脱氮产能的装置，其特征是，所述第一格室设有曝气装置。
说明书
一种基于DAMO进行工业废水处理脱氮产能的装置
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术，具体涉及是一种基于反硝化型厌氧甲烷氧化(Denitrifying anaerobic methane oxidation，简称DAMO)与甲烷驱动产电，利用ABR(Anaerobic baffled reactor，厌氧折流板反应器，简称ABR)-微生物燃料电池(Microbialfuel cells，简称MFC)耦合技术处理含氮工业废水的装置，尤其是一种基于DAMO进行工业废水处理脱氮产能的装置。
背景技术
厌氧技术是处理高浓度有机废水的重要方法，其以投资少、能耗低、可回收利用沼气能源、负荷高、产泥少、耐冲击负荷等诸多优点而受到重视，成为工业废水处理领域的研究热点。随着废水厌氧生物处理技术的发展，厌氧生物反应器经历了不同的发展阶段，出现了多种厌氧生物反应器，如升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧滤池(AF)、厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)、内循环厌氧反应器(IC)、厌氧折流板反应器(ABR)等。目前厌氧反应器已被广泛的应用于制糖、制药、啤酒、印染、造纸等工业废水中。但在实际的应用过程中，采用厌氧反应器处理工业废水时，虽然可以收集有机污染物降解所产生的甲烷这一宝贵能源，但仍有部分甲烷溶解于废水中，如在温度为15℃时，大约有40-50%的甲烷溶于废水中。这些含有溶解性甲烷的废水进入后续的好氧生物处理单元后，大大加大了甲烷气体释放到空气中的可能。甲烷是一种重要的温室气体，其引起的温室效应是等物质量二氧化碳的20-30倍，因此对厌氧反应器处理工业废水时所产生的溶解性甲烷的控制与利用成为当前水处理工作者所关注的热点问题之一。
同时高浓度氨氮废水的有效处理是厌氧生物处理中经常遇到的一个难题，一方面高浓度的氨氮会使厌氧微生物的活动受到一定程度的抑制，严重时甚至导致整个厌氧反应器反应运行的崩溃;而另一方面如果废水的C/N过低，反硝化深度脱氮处理碳源不足往往成为制约废水脱氮的关键因素，使得废水中的总氮难以得到有效的去除。2006年，荷兰Raghoebarsing等首次得到厌氧甲烷氧化反硝化(DAMO)富集物，DAMO过程可以利用厌氧反应器中的甲烷对废水进行脱氮处理，可有效减缓甲烷排放引发的温室效应，同时该过程可以甲烷为碳源，对低C/N废水进行脱氮，进一步降低出水的氮含量。当前DAMO过程中，所需甲烷可从厌氧消化池或UASB反应器收集，后续可在DAMO反应器之后设置硝化池，但这样会多建设废水处理构筑物，增加占地，增加基建投资。同时厌氧甲烷氧化反硝化菌群富集培养缓慢，富集培养物活性低是DAMO存在的一个瓶颈问题。MFC是利用微生物作为生物催化剂将有机污染物转化为电能的装置，当前研究表明MFC中的一些微生物，如地杆菌(Geobacter)，可以甲烷为电子供体，利用甲烷从生物能转化为电能;同时电化学还可以提高M.oxyfera菌的富集，从而促进DAMO过程的进行。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于DAMO进行工业废水处理脱氮产能的装置。这种装置结构简单、运行高效，这种装置既能对废水的氨氮进行有效地去除，又能产生电能，并且可减少温室气体甲烷的排放，具有良好的经济意义与环境意义。
实现本发明目的的技术方案是：
一种基于DAMO进行工业废水处理脱氮产能的装置，包括ABR-MFC耦合反应器，所述ABR-MFC耦合反应器为包括多个格室的分格结构，其中第1个格室为ABR-MFC耦合反应器的前端并设有进水口、最后1个格室为MFC阳极室，MFC阳极废水可通过回流泵回流到ABR-MFC耦合反应器的第2个格室，阳极室的外壁设有空气阴极，空气阴极与阳极室内的阳极通过负载外电阻相连，阳极室设有出水口。
所述多个格室的数量为至少5个。
所述ABR-MFC耦合反应器的外部设有与ABR-MFC耦合反应器连通的气体收集装置。
所述第一格室设有曝气装置。
所述阳极室内设由农业废弃物所制备的生物质炭所组成的阳极，生物质炭阴极可为DAMO菌、Geobacter菌与产电菌的生长创造更好的环境，MFC的生物质炭阳极与空气阴极共接负载外电阻。
这种装置将ABR与MFC技术相结合，不仅可以产生电能，同时降低了甲烷温室气体的排放风险，并且可以提高对含氮工业废水的脱氮效果。
微生物燃料电池(Microbial fuel cell，简称MFC)是利用微生物作为催化剂，氧化分解生物质同时输出电能的一种新型装置，因其可将生物质中化学能直接转化为电能，是未来缓解能源和环境问题的有效途径。厌氧折流板反应器(Anaerobic baffledreactor，简称ABR)相比于厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)、内循环厌氧反应器(IC)等，它的构造更简单、费用相对较低、抗冲击负荷能力强、管理简便等一系列优势。更为重要的是，ABR的分格室结构，易于对ABR进行改造以及与其他废水处理技术进行耦合。本装置的优点是充分利用了ABR的分格结构，使ABR与MFC进行有机结合，结构简单、运行高效，实现了对废水中溶解性甲烷的合理利用，以甲烷作为碳源，增加了ABR中硝化、反硝化的反应量，提升氨氮去除效果;更为重要的是还可利用溶解性甲烷驱动产生电能，在能源日益紧张的今天，具有良好的发展前景。
