公布日：2023.06.23
申请日：2023.03.11
分类号：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;H01M8/16(2006.01)I;C01B25/45(2006.01)I;C01B25/28(2006.01)I;C05B7/00(2006.01)I;C02F101
/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统及方法，该系统包括双室微生物电池、单室微生物电池、第一结晶槽和第二结晶槽；双室微生物电池包括双室电池腔室、双室电池用电阻、双室电池用阳极、双室电池用阴极和双室电池用阳离子交换膜，单室微生物电池包括单室电池腔室、单室电池用电阻、单室电池用阳极和单室电池用阴极；第二结晶槽、双室电池腔室和单室电池腔室均与第一结晶槽连通。该系统可用于低C/N污水处理，可同时去除氨氮和磷，无需额外进行硝化和反硝化过程、曝气和曝气供氧等环节，处理过程可同时获得具有高纯度的磷酸铵镁、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵等可直接作为化肥的产物，具有污水处理效果好、循环利用效率高的特点。
权利要求书
1.一种同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，包括双室微生物电池、单室微生物电池、第一结晶槽(3)和第二结晶槽(4)；所述双室微生物电池包括双室电池腔室(11)和双室电池用电阻(12)，所述双室电池腔室(11)内设置有双室电池用阳极(13)、双室电池用阴极(14)和双室电池用阳离子交换膜(15)，所述双室电池用阳离子交换膜(15)设置于双室电池用阳极(13)和双室电池用阴极(14)之间；所述双室电池腔室(11)上开设有双室电池进口(16)、双室电池第一出口(17)和双室电池第二出口(18)，所述双室电池进口(16)位于双室电池用阳极(13)下方，所述双室电池第一出口(17)位于双室电池用阳极(13)上方，所述双室电池第二出口(18)位于双室电池用阴极(14)上方；所述单室微生物电池包括单室电池腔室(21)和单室电池用电阻(27)，所述单室电池腔室(21)内设置有单室电池用阳极(22)和单室电池用阴极(23)；所述单室电池腔室(21)上开设有单室电池出口(24)和单室电池入口(25)，所述单室电池出口(24)位于单室电池腔室(21)上部，所述单室电池入口(25)开设于单室电池腔室(21)下部；所述双室电池第一出口(17)与单室电池入口(25)连通；所述第一结晶槽(3)上开设有第一结晶入料口(31)、第一结晶溢流排放口和第一结晶出料口(32)，所述第一结晶入料口(31)位于第一结晶槽(3)上部，所述第一结晶出料口(32)位于第一结晶槽(3)下部；所述第二结晶槽(4)上开设有第二结晶入料口(41)和第二结晶出料口(42)，所述第二结晶入料口(41)位于第二结晶槽(4)上部，所述第二结晶出料口(42)位于第二结晶槽(4)下部；所述第一结晶溢流排放口与第二结晶入料口(41)连通；所述双室电池第二出口(18)和单室电池出口(24)均与第一结晶入料口(31)连通。
2.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，所述双室电池用阳极(13)材质为石墨毡、石墨棉或碳纤维刷，所述双室电池用阴极(14)材料为复合材料。
3.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，所述双室电池腔室(11)包括合围形成双室电池内腔的双室电池壁面，所述双室电池壁面包括双室电池第一壁面和双室电池第二壁面，所述双室电池第一壁面靠近双室电池用阴极(14)，所述双室电池第一壁面为防水透气膜。
4.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，所述单室电池用阳极(22)为镁丝。
5.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，所述第一结晶溢流排放口与第二结晶入料口(41)连通的方式为通过管道连通。
6.根据权利要求1所述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，所述双室电池第一出口(17)处设置有双室电池用第一过滤器(19)，所述双室电池第二出口(18)处设置有双室电池用第二过滤器(110)，所述单室电池出口(24)处设置有单室电池用过滤器(26)。
7.一种采用如权利要求1所述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统进行污水同步脱氮除磷的方法，其特征在于，包括：步骤一、将污水注入双室电池腔室(11)，污水中微生物附着于双室电池用阳极(13)上，双室电池腔室(11)中双室电池用阳极(13)部分污水经双室电池第一出口(17)进入单室电池腔室(21)，附着的微生物降解污水中有机物；步骤二、当双室电池用阴极(14)内体系的铵根离子浓度≥10mmol/L，将双室电池用阴极(14)内体系传输至第一结晶槽(3)；步骤三、微生物对单室电池腔室(21)内体系中的有机物进行降解，单室电池用阳极(22)被氧化，产生镁离子，得到含有镁离子的体系；步骤四、将含有镁离子的体系传输至第一结晶槽(3)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述污水中铵根离子浓度为2mmol/L～5mmol/L。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统及方法，该系统通过双室微生物电池、单室微生物电池、第一结晶槽和第二结晶槽，用于低C/N污水处理，可同时去除氨氮和磷，无需额外进行硝化和反硝化过程、曝气和曝气供氧等环节，处理过程可同时获得具有高纯度的磷酸铵镁、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵等可直接作为化肥的产物，具有污水处理效果好、循环利用效率高的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，包括双室微生物电池、单室微生物电池、第一结晶槽和第二结晶槽；
所述双室微生物电池包括双室电池腔室和双室电池用电阻，所述双室电池腔室内设置有双室电池用阳极、双室电池用阴极和双室电池用阳离子交换膜，所述双室电池用阳离子交换膜设置于双室电池用阳极和双室电池用阴极之间；
所述双室电池腔室上开设有双室电池进口、双室电池第一出口和双室电池第二出口，所述双室电池进口位于双室电池用阳极下方，所述双室电池第一出口位于双室电池用阳极上方，所述双室电池第二出口位于双室电池用阴极上方；
所述单室微生物电池包括单室电池腔室和单室电池用电阻，所述单室电池腔室内设置有单室电池用阳极和单室电池用阴极；
所述单室电池腔室上开设有单室电池出口和单室电池入口，所述单室电池出口位于单室电池腔室上部，所述单室电池入口开设于单室电池腔室下部；
所述双室电池第一出口与单室电池入口连通；
所述第一结晶槽上开设有第一结晶入料口、第一结晶溢流排放口和第一结晶出料口，所述第一结晶入料口位于第一结晶槽上部，所述第一结晶出料口位于第一结晶槽下部；所述第二结晶槽上开设有第二结晶入料口和第二结晶出料口，所述第二结晶入料口位于第二结晶槽上部，所述第二结晶出料口位于第二结晶槽下部；所述第一结晶溢流排放口与第二结晶入料口连通；
所述双室电池第二出口和单室电池出口均与第一结晶入料口连通。
上述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，所述双室电池用阳极材质为石墨毡、石墨棉或碳纤维刷，所述双室电池用阴极材料为复合材料。
上述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，所述双室电池腔室包括合围形成双室电池内腔的双室电池壁面，所述双室电池壁面包括双室电池第一壁面和双室电池第二壁面，所述双室电池第一壁面靠近双室电池用阴极，所述双室电池第一壁面为防水透气膜。
上述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，所述单室电池用阳极为镁丝。
上述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，所述第一结晶溢流排放口与第二结晶入料口连通的方式通过管道连通。
上述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统，其特征在于，所述双室电池第一出口处设置有双室电池用第一过滤器，所述双室电池第二出口处设置有双室电池用第二过滤器，所述单室电池出口处设置有单室电池用过滤器。
此外，本发明还提供一种采用上述的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统进行污水同步脱氮除磷的方法，其特征在于，包括：
步骤一、将污水注入双室电池腔室，污水中微生物附着于双室电池用阳极上，双室电池腔室中双室电池用阳极部分污水经双室电池第一出口进入单室电池腔室，附着的微生物降解污水中有机物；
步骤二、当双室电池用阴极内体系的铵根离子浓度≥10mmol/L，将双室电池用阴极内体系传输至第一结晶槽，将双室电池用阳极内体系传输至单室电池腔室；
步骤三、微生物对单室电池腔室内体系中的有机物进行降解，单室电池用阳极被氧化，产生镁离子，得到含有镁离子的体系；
步骤四、单室电池腔室运行24h～36h后，将含有镁离子的体系传输至第一结晶槽。
上述的方法，其特征在于，步骤一中，所述污水中铵根离子浓度为2mmol/L～5mmol/L。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本发明的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统通过双室微生物电池、单室微生物电池、第一结晶槽和第二结晶槽，用于低C/N污水处理，可同时去除氨氮和磷，无需额外进行硝化和反硝化工艺，省去曝气供氧等环节，处理过程可同时获得具有高纯度的磷酸铵镁、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵等可直接作为化肥的产物，具有污水处理效果好、循环利用效率高的特点。
2.本发明的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统包括包含双室电池用阳极、双室电池用阴极和双室电池用阳离子交换膜的双室微生物电池，该双室微生物电池可有效富集污水中铵根离子，同时去除重金属离子，通过电场作用，具有铵根富集效率高、重金属和胶体过滤脱除效果好的特点。
3.本发明的同步脱氮除磷微生物电池污水处理系统包括包含单室电池用阳极和单室电池用阴极的单室微生物电池，可利用单室电池阳极产生的镁离子直接作为污水处理过程中解析沉淀的原料。
4.本发明的同步脱氮除磷微生物电池污水处理方法通过双室电池腔室对污水进行初步处理，随后进入单室电池腔室进行污水中有机物的进一步降解，实现污水同步脱氮除磷处理，两电池系统联用，提高降解和富集效率。
（发明人：于再基;朱龙海;李靖;宋沛;张文媛）
