CN114671517A - 一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法，包括ABR‑MFC反应器和入水管，所述入水管的端部设有位于ABR‑MFC反应器内的分流头，所述入水管上可转动式的设有水力传动件；本发明通过增设分流头、水力传动件和散水扇，利用入水管液体的流动带动水力传动件转动，从而由传动带联动转轮和散水扇沿周向转动，在散水扇转动过程中，即可对由分流头流出的污水进行打散，使聚集在一处的水流被打散为大范围的水滴进入至ABR‑MFC反应器的第一格室内，保证了水流量不变，使污水呈均匀分布式的与第一格室内的微生物充分接触反应，提高了第一格室内的微生物对污水的处理效率，并且无需外置动力源进行启动。

Description

一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法。

背景技术

无论国内或者国外，多数以生化或物化组合的工艺处理印染废水，传统的生物处理法虽然技术成熟，但染料废水的高浓度、难降解等特性决定了单纯的传统生物处理法在染料废水的处理中很难达到满意的处理效果。

而厌氧折流反应器具有良好的水力条件、耐高负荷、运行稳定、强适应性、良好的生物分布、剩余污泥量少以及构造简单的优点，适用于处理高浓度的难降解有机废水。

但在实际处理过程中，污水通常由管路直接通入折流反应器内，其进水范围通常只局限于反应器第一格室的一部分区域，而ABR反应器的第一格室通常要承受远大于平均负荷的局部负荷，但由于进入的污水从同一处在第一格室内流通，这会导致污水处理效率的下降。

为了解决上述问题，本发明中提出了一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法，以解决上述技术问题。

(2)技术方案

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法，包括ABR-MFC反应器和入水管，所述入水管的端部设有位于ABR-MFC反应器内的分流头，所述入水管上可转动式的设有水力传动件，所述ABR-MFC反应器内位于分流头出水口处设有散水扇，所述水力传动件与散水扇相连用于带动散水扇沿周向转动。

进一步地，所述ABR-MFC反应器包括反应器本体，所述反应器本体内沿横向依次设有多个隔板，多个所述隔板的高度沿横向依次递减，多个所述隔板将反应器本体分隔为多个格室，多个所述格室内均设有竖直折流板，所述竖直折流板沿水流方向将格室分隔为降流区和升流区，所述格室内设有阳极碳刷，所述格室内设有位于水面上的阴极碳毡，所述阳极碳刷与阴极碳毡之间连有电阻，所述格室的顶部设有的通孔。

进一步地，所述水力传动件包括传动箱、传动轮和转杆，所述传动箱与入水管连通，所述传动轮沿横向设于传动箱内，所述转杆一端贯穿传动箱与传动轮相连。

进一步地，所述散水扇可转动式的设于ABR-MFC反应器内，所述散水扇的转动端和水力传动件的转动端均设有转轮，两侧所述转轮之间设有传动带。

进一步地，还包括竖杆和推动组件，所述ABR-MFC反应器外壁上沿竖向可伸缩式的设有竖杆，所述水力传动件上设有用于推动竖杆沿竖向移动的推动组件，所述竖杆上设有位于ABR-MFC反应器腔室底部的压泥板，所述压泥板随所述竖杆沿竖向移动按压 ABR-MFC反应器腔室颗粒污泥。

进一步地，所述推动组件包括圆盘、推动轮和弧形块，所述水力传动件的转动端设有圆盘，所述圆盘的外侧设有推动轮，所述竖杆的端部设有弧形块，所述ABR-MFC反应器外壁与竖杆之间沿竖向设有伸缩弹簧。

进一步地，所述推动组件还包括外杆、内杆和强力弹簧，所述水力传动件的转动端设有外杆，所述外杆的内侧设有强力弹簧，所述强力弹簧的另一端设有内杆，所述内杆的另一端设有圆盘。

进一步地，所述压泥板包括移动杆、横板和压板，所述竖杆上设有贯穿至ABR-MFC反应器内的移动杆，所述移动杆的贯穿端设有横板，所述横板的外侧呈对称可转动式的设有压板，两侧所述压板之间可转动式的设有同一滑杆，所述滑杆滑动设于ABR-MFC反应器内，所述滑杆端部设有连接板，所述连接板上设有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的另一端设有与ABR-MFC反应器相连的固定板。

进一步地，还包括通电式电磁阀、第一触头块和第二触头块，所述ABR-MFC反应器腔室底部连通有通电式电磁阀，所述推动组件上可转动式的设有环形块，所述环形块的外侧设有安装板，所述安装板上设有第一触头块和定位杆，所述ABR-MFC反应器外壁上设有定位板，所述定位板上设有与定位杆相适配的定位槽，所述定位板上设有开槽，所述开槽内设有第二触头块，所述通电式电磁阀与第二触头块电连接，所述第一触头块与外界电源电连接，所述第一触头块随推动组件沿竖向移动与所述第二触头块接触电连接。

一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器的水处理方法，包括：

步骤一：ABR-MFC反应器使用前经过处理使格室内含有污泥及厌氧微生物，污水由入水管进入ABR-MFC反应器内，污水经过每个格室内的降流区和升流区，并由升流区均匀布水进入下一格室内，使污水在ABR-MFC反应器内与微生物等充分混合接触进行逐级厌氧处理，从而生成污泥沉淀至格室底部；

步骤二：在步骤一对污水进行逐级厌氧处理中，微生物将污水中的有机物分解并产生电子和质子，而阳极碳刷插入每个格室底部与污泥接触，每个格室的阴极碳毡均铺满每个格室的水面，电子和阳极碳刷之间进行传递，质子传递到阴极碳毡，最后由阳极碳刷和阴极碳毡将得到的电子和质子分别传递出去，将生物能转换为电能，而格室由通孔输入氧气，使得氧气在与阴极碳毡得到的电子被还原与质子结合生成水，由管路排出。

(3)有益效果：

本发明通过增设分流头、水力传动件和散水扇，利用入水管液体的流动带动水力传动件转动，从而由传动带联动转轮和散水扇沿周向转动，在散水扇转动过程中，即可对由分流头流出的污水进行打散，使聚集在一处的水流被打散为大范围的水滴进入至 ABR-MFC反应器的第一格室内，保证了水流量不变，使污水呈均匀分布式的与第一格室内的微生物充分接触反应，提高了第一格室内的微生物对污水的处理效率，并且无需外置动力源进行启动。

附图说明

图1为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法结构示意图；

图2为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法三维结构图；

图3为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法压泥板的三维结构图；

图4为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法第一触头块的三维结构图；

图5为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法A处放大图；

图6为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法B处放大图；

图7为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法C处放大图；

图8为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法功率密度和极化曲线；

图9为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法ABR-MFC反应器与ABR对照反应器各个格室COD的变化；

图10为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法ABR-MFC反应器与ABR对照反应器各个格室染料的吸光度的变化；

图11为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法ABR-MFC反应器与ABR对照反应器各个格室COD去除率；

图12为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法ABR-MFC反应器与ABR对照反应器各个格室染料去除率；

图13为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法ABR-MFC反应器与ABR对照反应器各个格室污泥粒径；

图14和图15为本发明一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法ABR-MFC反应器与ABR对照反应器各个格室微生物形貌。

附图标记如下：

ABR-MFC反应器1、反应器本体1a、隔板1b、竖直折流板1c、阳极碳刷1d、阴极碳毡1e、电阻1f、入水管2、分流头3、水力传动件4、传动箱41、传动轮42、转杆 43、散水扇5、转轮6、传动带7、竖杆8、推动组件9、圆盘91、推动轮92、弧形块 93、外杆94、内杆95、强力弹簧96、压泥板10、移动杆101、横板102、压板103、滑杆104、连接板105、拉伸弹簧106、固定板107、伸缩弹簧11、通电式电磁阀12、第一触头块13、第二触头块14、环形块15、安装板16、定位杆17、定位板18。

具体实施方式

下面结合附图1-15和实施例对本发明进一步说明：

如图1和图2所示，一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器，包括ABR-MFC反应器1和入水管2，入水管2的端部设有位于ABR-MFC反应器1内的分流头3，入水管2 上可转动式的设有水力传动件4，ABR-MFC反应器1内位于分流头3出水口处设有散水扇5，水力传动件4与散水扇5相连用于带动散水扇5沿周向转动；

ABR-MFC反应器1包括反应器本体1a，反应器本体1a内沿横向依次设有多个隔板1b，多个隔板1b的高度沿横向依次递减，多个隔板1b将反应器本体1a分隔为多个格室，多个格室内均设有竖直折流板1c，竖直折流板1c沿水流方向将格室分隔为降流区和升流区，二者的宽度比为4:1，通往升流区的折板下端有45°倒角的导流板布水，便于将水送至上流室的中心，使泥水充分混合接触，并保持上流室均匀布水，格室内设有阳极碳刷1d，格室内设有位于水面上的阴极碳毡1e，每个格室的阴极碳毡1e均铺满每个格室的水面，这样的操作能使ABR-MFC反应器1中的ABR部分达到缺氧的状态，又能满足MFC部分与氧气交换的条件，阳极碳刷1d与阴极碳毡1e之间连有电阻1f，电阻 1f为可变外接电阻，电阻的电流电压信息变化可外接无纸记录仪进行记录，反应器侧面设有取样口，以便定期定期取样，监测反应器内污泥以及水质变化情况；

并且，格室的顶部设有通孔，通孔为3cm，既能使ABR部分未与氧气直接接触，又能满足MFC部分与氧气交换的条件，ABR-MFC反应器的的顶部只在收集甲烷的时候完全封闭，收集甲烷是为了评估ABR-MFC系统的厌氧效率，其他时间则是不封闭直径3cm 的通孔；

阳极碳刷为，如碳纤维刷、碳毡、碳布、碳纸、石墨纤维丝、石墨板、石墨粒、石墨纸、网状玻璃碳等；金属基电极如金属丝/刷/板、经过表面处理的金属及其合金材质的电极；复合电极，上述电极材质复合使用，如经过预处理的碳基材料中的一种或数种负载与金属基材质表面的电极；

阴极碳毡1e为与阳极碳刷相同的负载生物的生物催化阴极或不依赖生物催化的电极，包括碳基电极、金属及其合金电极、复合电极等，或负载化学催化剂的化学催化阴极，催化剂包括碳基催化剂、活性炭粉催化剂、超级电容碳粉催化剂、铂碳粉催化剂、铂基催化剂、金属氧化物/配合物/螯合物催化剂中的一种或数种；

其中，厌氧折流板式反应器各个格室之间无隔膜，阳极碳刷1d与阴极碳毡1e为微生物提供附着点，提高微生物丰富度，并利用电极的电化学功能逐渐驯化菌群，利用微生物催化降解有机物将水中的化学能转化为电能，达到回收能量的目的；

其中，第一格室是其他格室体积的1.5倍，可延长废水在第一格室的停留时间，使较多的有毒有害物质在第一格室尽可能的去除，降低有害物质对后续格室去除效果的影响；

并且，ABR-MFC反应器1通过在厌氧折流板式反应器中嵌入微生物燃料电池，是一种清洁又高效环保的技术手段，通过微生物产电原理强化厌氧反应器处理印染废水，既强化了整个体系的污染物质的降解能力，提高了废水的可生化性，缩短了启动时间，又减少反应器构筑成本和后处理的运行成本。

本实施例中，如图1、图2和图5所示，水力传动件4包括传动箱41、传动轮42 和转杆43，传动箱41与入水管2连通，传动轮42沿横向设于传动箱41内，转杆43 一端贯穿传动箱41与传动轮42相连，水力传动件4还可为电动机；

进一步，散水扇5可转动式的设于ABR-MFC反应器1内，散水扇5的转动端和水力传动件4的转动端均设有转轮6，两侧转轮6之间设有传动带7，可由入水管2内液体的流动带动传动轮42转动，并由转轮6和传动带7传动散水扇5沿周向转动，无需外置动力源进行启动；

本实施例中，如图1、图2、图3和图6所示，还包括竖杆8和推动组件9，ABR-MFC 反应器1外壁上沿竖向可伸缩式的设有竖杆8，水力传动件4上设有用于推动竖杆8沿竖向移动的推动组件9，竖杆8上设有位于ABR-MFC反应器1腔室底部的压泥板10，压泥板10随竖杆8沿竖向移动按压ABR-MFC反应器1腔室颗粒污泥，推动组件9可为电动推杆；

推动组件9包括圆盘91、推动轮92和弧形块93，水力传动件4的转动端设有圆盘91，圆盘91的外侧设有推动轮92，竖杆8的端部设有弧形块93，ABR-MFC反应器1外壁与竖杆8之间沿竖向设有伸缩弹簧11。

推动组件9还包括外杆94、内杆95和强力弹簧96，水力传动件4的转动端设有外杆94，外杆94的内侧设有强力弹簧96，强力弹簧96的另一端设有内杆95，内杆95 的另一端设有圆盘91；

压泥板10包括移动杆101、横板102和压板103，压板103为过滤网，竖杆8上设有贯穿至ABR-MFC反应器1内的移动杆101，移动杆101的贯穿端设有横板102，横板 102的外侧呈对称可转动式的设有压板103，两侧压板103之间可转动式的设有同一滑杆104，滑杆104滑动设于ABR-MFC反应器1内，滑杆104端部设有连接板105，连接板105上设有拉伸弹簧106，拉伸弹簧106的另一端设有与ABR-MFC反应器1相连的固定板107，横板102下移动的低位与格室底端存有一段距离；

本实施例中，如图1、图4和图7所示，还包括通电式电磁阀12、第一触头块13 和第二触头块14，ABR-MFC反应器1腔室底部连通有通电式电磁阀12，推动组件9上可转动式的设有环形块15，环形块15的外侧设有安装板16，安装板16上设有第一触头块13和定位杆17，ABR-MFC反应器1外壁上设有定位板18，定位板18上设有与定位杆17相适配的定位槽，定位板18上设有开槽，开槽内设有第二触头块14，通电式电磁阀12与第二触头块14电连接，第一触头块13与外界电源电连接，第一触头块13 随推动组件9沿竖向移动与第二触头块14接触电连接，格室连接的通电式电磁阀12与外接排污管相连。

一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器的水处理方法，包括：

步骤一：ABR-MFC反应器1使用前经过处理使格室内含有污泥及厌氧微生物，污水由入水管2进入ABR-MFC反应器1内，污水经过每个格室内的降流区和升流区，并由升流区均匀布水进入下一格室内，使污水在ABR-MFC反应器1内与微生物等充分混合接触进行逐级厌氧处理，从而生成污泥沉淀至格室底部；

步骤二：在步骤一对污水进行逐级厌氧处理中，微生物将污水中的有机物分解并产生电子和质子，而阳极碳刷1d插入每个格室底部与污泥接触，每个格室的阴极碳毡1e 均铺满每个格室的水面，电子和阳极碳刷1d之间进行传递，质子传递到阴极碳毡1e，最后由阳极碳刷1d和阴极碳毡1e将得到的电子和质子分别传递出去，将生物能转换为电能，而格室由通孔输入氧气，使得氧气在与阴极碳毡1e得到的电子被还原与质子结合生成水，由管路排出。

本发明有益效果：

本发明通过增设分流头3、水力传动件4和散水扇5，利用入水管2液体的流动带动水力传动件4转动，从而由传动带7联动转轮6和散水扇5沿周向转动，在散水扇5 转动过程中，即可对由分流头3流出的污水进行打散，使聚集在一处的水流被打散为大范围的水滴进入至ABR-MFC反应器1的第一格室内，保证了水流量不变，使污水呈均匀分布式的与第一格室内的微生物充分接触反应，提高了第一格室内的微生物对污水的处理效率，并且无需外置动力源进行启动。

工作原理：首先，污水由入水管2输送至分流头3处流入ABR-MFC反应器1的第一格室内，传动轮42被污水的流通带动沿周向转动，转杆43跟随转动，并由传动带7联动转轮6转动，使散水扇5跟随转动对分流头3处流出的污水进行打散落至ABR-MFC反应器1第一格室内；

然后，由转杆43的转动可联动外杆94和内杆95旋转，从而使圆盘91沿周向转动，推动轮92以圆盘91为轴跟随旋转，推动轮92与弧形块93接触并沿弧形块93的弧面推弧形块93及竖杆8向下移动，伸缩弹簧11被拉伸，由竖杆8带动移动杆101向下移动，横板102跟随下移动带动压板103沿滑杆104为轴作旋转下移运动，在压板103下移至平行状态时，横板102与滑杆104接触带动滑杆104同步下移，拉伸弹簧106被拉伸，使压板103呈平面下移；

此时，推动轮92移动出弧形块93，在伸缩弹簧11和拉伸弹簧106的弹性作用下，竖杆8、移动杆101、横板102和滑杆104同步上移，滑杆104先滑动至滑槽的顶端，竖杆8、移动杆101和横板102继续上移，带动压板103沿滑杆104为轴作旋转上移运动复位，压板103在上下移动过程中形成扇动力，可以带动沉底未成团的有机物上浮，使得微生物氧化速度加快，而随着微生物反应时间越长，沉底污泥逐渐变多，此时，压板103呈平面下移的操作会对处于格室内底部的污泥颗粒进行按压，完成对较大污泥颗粒的按压操作；

最后，在推动轮92持续推动弧形块93下移过程中，由压板103反复对处于格室内底部的污泥颗粒进行按压，使污泥层不断叠高，推动轮92推动弧形块93下移的程度逐渐降低，推动轮92沿弧形块93的弧面移动，会反向带动与圆盘91相连的内杆95上移，强力弹簧96被压缩，从而带动安装板16和第一触头块13上移进入定位板18的开槽内与第二触头块14接触连通，通电式电磁阀12启动对格室内的污泥进行排污，即完成对格室的定量排污操作。

如图8-15所示，以下为ABR-MFC反应器1与ABR对照反应器的实验数据：格室数量为4个，装置放于室内，试验期间反应器处于室温平均25℃，每个格室内放入加热棒进行保温，温度恒定为35℃，加热棒为防水设计，棒体为304不锈钢，尺寸为19.0cm，功率250W，达到设定温度后循环恒温。模拟废水通过蠕动泵输入反应器，控制稳定的流速，依次经过4个格室，MFC用于耦合反应器的阳极是碳刷(20cm长，直径5cm)，而阴极是长方形碳毡，第一格室尺寸为20×20cm，其余三个格室为10×20cm。外接电阻为可变电阻，初始值设置1000Ω，利用无纸记录仪记录外接电阻的电压，同时将得到的电压数据储存于无纸记录仪中。阳极用钛丝固定在格室中，浸没在水中，碳毡阴极漂浮在水面上。无锈钛丝用于连接阳极和阴极。实验污泥使用具有一定的驯化程度厌氧污泥。

功率密度曲线与极化曲线：

使用无纸化记录仪(KSB1-24AOR,Ningbo,China)每隔1分钟监测外部电阻的输出电压。在5000Ω-5Ω范围内，测量功率密度曲线。根据测量的外电阻两端电压和外电阻的电阻值，利用欧姆定律计算出电流值，如下图所示：

I＝U/R

式中:I为电流(mA)；U为外电阻电压(mV)；R为外电阻(Ω)。

利用输出电压来计算系统的功率密度，如下图所示：

PAn＝U²/R*VAn

式中:PAn为体积功率密度(W/m3)；VAn是阳极室的有效容积。

沿水流方向稳定的开路电压依次是23mV、119mV、370mV、401mV；功率密度最大沿水流方向依次是337.50mW/m3、17232.64mW/m3、44840.94mW/m3、50022.85mW/m3；对应的内阻值依次是35.62Ω、61.91Ω、162.84Ω、173.64Ω。说明ABR-MFC耦合系统能够实现污水中部分化学能以电能形式的回收。ABR-MFC系统下部的ABR系统的每个格室趋近于完全混合流且微生物产生的气体也具有一定的扰动作用，有研究表明，流体的扰动能够有效促进阴阳两极之间的H+的传递效率，从而减小电池的内阻。因此虽然阴阳两极之间有较大距离，与现有的MFC的组合工艺相对比，新构建的ABR-MFC系统的内阻和产电能力不逊色于其他耦合反应器。

理化性质：

每48h测一次进水、出水以及各个格室的COD、染料的吸光度和染料的色度。COD 和染料的色度则是采用盛奥华6B-2000型水质测速仪测定。染料的吸光度则是由紫外分光光度计。

污泥粒径：

污泥粒径则是采用超高速智能粒度仪(MASTERSIZER3000)测定

ABR-MFC系统从第一格室至第四格室的平均粒径依次是452.34μm、325.37μm、145.70μm、119.97μm，ABR系统从第一格室至第四格室的平均粒径依次是177.91μm、 12.38μm、110.99μm、80.25μm。ABR-MFC系统中第一格室的污泥粒径呈现两次正太分布，系统中污泥粒径均匀的分布在5.207-239.78μm，351.67-3080.544μm之间，出现了污泥粒径断层现象，而ABR系统中第二格室的污泥均匀的分布在2.75-58.88μ m，66.897-351.67μm之间，也出现了污泥粒径分层现象。这可能与投加的污泥来源不同，在反应器经过复杂的水力条件作用下，形成了该现象，而且有少量白色颗粒污泥产生，猜测是厌氧反硝化颗粒污泥。在ABR-MFC系统和ABR系统内我们可以看到，ABR-MFC 系统内每个格室的的污泥粒径均略大于ABR系统的污泥粒径，EPS微生物颗粒的形成起着重要的作用，推测大粒径的污泥EPS含量高。

微生物形貌：

利用场发射扫描电镜(HITACHI SU5000+Oxford Instruments Ultim Max)观察污泥的形态和微生物的形貌。

ABR系统活性污泥内仍是丝状菌占主导地位，少量的杆菌与球菌依附于丝状菌所构建的城堡上，而在ABR-MFC系统中，丝状菌与球菌则是构成整个活性污泥的主要微生物，少量杆菌则是装饰在城堡上。此外，ABR-MFC系统的活性污泥活性污泥结构更致密、菌群数量丰富，大量胞外聚合物，光滑圆润，结构密实，球菌和杆菌由胞外聚合物黏附并固定在颗粒污泥表面。刘燕等研究发现表面有一层包裹物质污泥表面EPS的大量存在有助于颗粒污泥对菌胶团以及小絮体的吸附和固定，可减少液相中的污泥絮体。另外，随着格室的后移，各种形态的微生物依次减少，两个系统的第四格室的微生物最少，这种现象可能与反应器沿程的污染物浓度降低有关。综上所述，MFC系统能够有效的降低染料废水的毒性，促进耦合系统内微生物的生长发育

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器，包括ABR-MFC反应器(1)和入水管(2)，其特征在于，所述入水管(2)的端部设有位于ABR-MFC反应器(1)内的分流头(3)，所述入水管(2)上可转动式的设有水力传动件(4)，所述ABR-MFC反应器(1)内位于分流头(3)出水口处设有散水扇(5)，所述水力传动件(4)与散水扇(5)相连用于带动散水扇(5)沿周向转动。

2.如权利要求1所述的一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器，其特征在于：所述ABR-MFC反应器(1)包括反应器本体(1a)，所述反应器本体(1a)内沿横向依次设有多个隔板(1b)，多个所述隔板(1b)的高度沿横向依次递减，多个所述隔板(1b)将反应器本体(1a)分隔为多个格室，多个所述格室内均设有竖直折流板(1c)，所述竖直折流板(1c)沿水流方向将格室分隔为降流区和升流区，所述格室内设有阳极碳刷(1d)，所述格室内设有位于水面上的阴极碳毡(1e)，所述阳极碳刷(1d)与阴极碳毡(1e)之间连有电阻(1f)，所述格室的顶部设有的通孔。

3.如权利要求1所述的一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器，其特征在于：所述水力传动件(4)包括传动箱(41)、传动轮(42)和转杆(43)，所述传动箱(41)与入水管(2)连通，所述传动轮(42)沿横向设于传动箱(41)内，所述转杆(43)一端贯穿传动箱(41)与传动轮(42)相连。

4.如权利要求1所述的一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法，其特征在于：所述散水扇(5)可转动式的设于ABR-MFC反应器(1)内，所述散水扇(5)的转动端和水力传动件(4)的转动端均设有转轮(6)，两侧所述转轮(6)之间设有传动带(7)。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器，其特征在于：还包括竖杆(8)和推动组件(9)，所述ABR-MFC反应器(1)外壁上沿竖向可伸缩式的设有竖杆(8)，所述水力传动件(4)上设有用于推动竖杆(8)沿竖向移动的推动组件(9)，所述竖杆(8)上设有位于ABR-MFC反应器(1)腔室底部的压泥板(10)，所述压泥板(10)随所述竖杆(8)沿竖向移动按压ABR-MFC反应器(1)腔室颗粒污泥。

6.如权利要求5所述的一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器，其特征在于：所述推动组件(9)包括圆盘(91)、推动轮(92)和弧形块(93)，所述水力传动件(4)的转动端设有圆盘(91)，所述圆盘(91)的外侧设有推动轮(92)，所述竖杆(8)的端部设有弧形块(93)，所述ABR-MFC反应器(1)外壁与竖杆(8)之间沿竖向设有伸缩弹簧(11)。

7.如权利要求6所述的一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器，其特征在于：所述推动组件(9)还包括外杆(94)、内杆(95)和强力弹簧(96)，所述水力传动件(4)的转动端设有外杆(94)，所述外杆(94)的内侧设有强力弹簧(96)，所述强力弹簧(96)的另一端设有内杆(95)，所述内杆(95)的另一端设有圆盘(91)。

8.如权利要求5所述的一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器，其特征在于：所述压泥板(10)包括移动杆(101)、横板(102)和压板(103)，所述竖杆(8)上设有贯穿至ABR-MFC反应器(1)内的移动杆(101)，所述移动杆(101)的贯穿端设有横板(102)，所述横板(102)的外侧呈对称可转动式的设有压板(103)，两侧所述压板(103)之间可转动式的设有同一滑杆(104)，所述滑杆(104)滑动设于ABR-MFC反应器(1)内，所述滑杆(104)端部设有连接板(105)，所述连接板(105)上设有拉伸弹簧(106)，所述拉伸弹簧(106)的另一端设有与ABR-MFC反应器(1)相连的固定板(107)。

9.如权利要求7所述的一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器及水处理方法，其特征在于：还包括通电式电磁阀(12)、第一触头块(13)和第二触头块(14)，所述ABR-MFC反应器(1)腔室底部连通有通电式电磁阀(12)，所述推动组件(9)上可转动式的设有环形块(15)，所述环形块(15)的外侧设有安装板(16)，所述安装板(16)上设有第一触头块(13)和定位杆(17)，所述ABR-MFC反应器(1)外壁上设有定位板(18)，所述定位板(18)上设有与定位杆(17)相适配的定位槽，所述定位板(18)上设有开槽，所述开槽内设有第二触头块(14)，所述通电式电磁阀(12)与第二触头块(14)电连接，所述第一触头块(13)与外界电源电连接，所述第一触头块(13)随推动组件(9)沿竖向移动与所述第二触头块(14)接触电连接。

10.一种无膜式厌氧耦合微生物燃料电池反应器的水处理方法，其特征在于：包括：

步骤一：ABR-MFC反应器(1)使用前经过处理使格室内含有污泥及厌氧微生物，污水由入水管(2)进入ABR-MFC反应器(1)内，污水经过每个格室内的降流区和升流区，并由升流区均匀布水进入下一格室内，使污水在ABR-MFC反应器(1)内与微生物等充分混合接触进行逐级厌氧处理，从而生成污泥沉淀至格室底部；

步骤二：在步骤一对污水进行逐级厌氧处理中，微生物将污水中的有机物分解并产生电子和质子，而阳极碳刷(1d)插入每个格室底部与污泥接触，每个格室的阴极碳毡(1e)均铺满每个格室的水面，电子和阳极碳刷(1d)之间进行传递，质子传递到阴极碳毡(1e)，最后由阳极碳刷(1d)和阴极碳毡(1e)将得到的电子和质子分别传递出去，将生物能转换为电能，而格室由通孔输入氧气，使得氧气在与阴极碳毡(1e)得到的电子被还原与质子结合生成水，由管路排出。

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