CN205419925U - 一种脱氮除磷产电装置 - Google Patents

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张立成
毛天广
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Abstract

一种脱氮除磷产电装置，属于污水处理技术领域。将传统A2/O工艺与微生物燃料电池耦合，属于污水处理技术领域。包括依次连接的水箱、厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，厌氧池和好氧池之间由质子交换膜隔开，其中厌氧池作为微生物燃料电池的阳极室，好氧池作为微生物燃料电池的阴极室，阳极室和阴极室分别通过碳毡电极以及铜导线外接电阻箱，形成闭合回路，缺氧池和好氧池之间通过混合液回流管路连接，厌氧池和沉淀池之间通过回流污泥管路连接，沉淀池上还设有出水口及排泥口，在处理污水的同时，产生电能，实现A2/O与微生物燃料电池两种工艺的耦合。本实用新型利用A2/O工艺处理生活污水，降低污水中的COD、TP和TN的浓度，净化水体的同时产生稳定的电压值，有效的处理了污水中的污染物，又产生了电能。

Description

一种脱氮除磷产电装置
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别是涉及一种脱氮除磷产电装置，在处理污水中的COD、氮、磷等污染物的同时产生电能的新工艺。
背景技术
传统污水处理工艺主要由厌氧、好氧、缺氧反应器组成，A2/O工艺是其典型代表，同时也是污水处理厂同步脱氮除磷的常用工艺，污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮、磷得到去除，具有工艺流程简单、易于运行管理、水力停留时间短、出水水质好和剩余污泥含磷量高等优点。但是，人们在去除污水中可被微生物降解的有机物时，却忽略了其潜在的化学能和可回收利用的价值，造成了一定的资源浪费，甚至需要为此耗费大量的能量。微生物燃料电池是利用微生物的催化作用降解污水中的有机物，将化学能直接转化为电能的新型反应器，刚好弥补了这一损失；但微生物燃料电池对降低污水中的氮、磷等污染物无明显去除效果，而A2/O工艺在这方面很有优势。有关A2/O工艺与微生物燃料电池耦合的研究在国内外还属于空白领域，耦合装置成功运行后，在处理污水的同时产生稳定的电能，具有很高的理论和应用价值。
发明内容
针对上述存在的技术问题，为了克服A2/O工艺在处理污水的过程中造成的大量有机能源浪费和全球可再生绿色能源危机的问题，以及增强微生物燃料电池对污水中的氮、磷等污染物的去除效果。本发明提供一种脱氮除磷产电装置，它是将传统A2/O工艺与微生物燃料电池耦合的新型装置，该装置不仅能够降低污水中COD、TN和TP的浓度从而净化污水，而且能够利用微生物的催化作用产生电能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种脱氮除磷产电装置，包括依次连接的水箱、厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，厌氧池和好氧池之间由质子交换膜隔开，其中厌氧池作为微生物燃料电池的阳极室，好氧池作为微生物燃料电池的阴极室，阳极室和阴极室分别外接电阻箱，形成闭合回路，缺氧池和好氧池之间通过混合液回流管路连接，厌氧池和沉淀池之间通过回流污泥管路连接，沉淀池上还设有出水口及排泥口，在处理污水的同时，产生电能，实现A2/O工艺与微生物燃料电池两种工艺的耦合。
进一步地，所述厌氧池和好氧池分别通过富集有大量微生物的电极以及导线外接电路，形成闭合回路。
进一步地，所述厌氧池和缺氧池均设顶盖，内置搅拌装置。
进一步地，所述好氧池内设曝气装置。
进一步地，所述厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池的底部均为漏斗状，底部出口均设有排水阀。
本发明的有益效果为：
本发明利用传统A2/O工艺与微生物燃料电池耦合工艺处理生活污水，可以在降低污水中的COD、TP和TN浓度的同时产生了稳定的电压值，既有效的处理了污水中的污染物，又产生了清洁电能。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的工作原理图。
图3是本发明的产电部分构造原理图。
图中：1.水箱，2.厌氧池，3.缺氧池，4.质子交换膜，5.混合液回流管路，6.好氧池，7.沉淀池，8.出水口，9.排泥口，10.污泥回流管路，11.电阻箱，12.泵，13.铜导线，14.万用表，15.碳毡电极，16.搅拌器，17.曝气头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
实施例：如图1所示，本发明包括依次连接的进水水箱1、厌氧池2、缺氧池3、好氧池6和沉淀池7，厌氧池2和好氧池6之间由质子交换膜4隔开，其中厌氧池2作为微生物燃料电池的阳极室，好氧池6作为微生物燃料电池的阴极室，阳极室和阴极室分别通过碳毡电极以及铜导线外接电阻箱11，形成闭合回路，缺氧池3和好氧池6之间通过混合液回流管路5连接，厌氧池2和沉淀池7之间通过污泥回流管路10连接，沉淀池7上还设有出水口8及排泥口9，在处理污水的同时，产生电能，实现A2/O工艺与微生物燃料电池两种工艺的耦合。
所述水箱1的进水管路、混合液回流管路5和污泥回流管路10上均连接有泵；厌氧池2和缺氧池3均设顶盖，内部均设有搅拌器搅拌从而使泥水混合均匀，好氧池6内设曝气装置；所述厌氧池2、缺氧池3、好氧池6和沉淀池7的底部均为漏斗状，底部出口均设有排水阀。
本发明在处理污水的过程中，利用A2/O工艺降低污水中COD、TN和TP的浓度，净化污水，将厌氧池作为微生物燃料电池的阳极室，好氧池作为微生物燃料电池的阴极室，中间由质子交换膜隔开，阳极室和阴极室分别通过富集有大量微生物的碳毡电极以及铜导线外接电阻箱，形成闭合回路，以厌氧、缺氧、好氧相结合的传统A2/O工艺为基础，在处理污水的同时，产生一定的电能，实现A2/O与微生物燃料电池两种工艺的耦合。本发明在运行期间污水中COD、氨氮和总磷的指标分别为300mg/L、40mg/L和10mg/L左右，控制厌氧池、缺氧池和好氧池的溶解氧浓度分别为0.2mg/L、0.5mg/L和1.0-2.0mg/L，缺氧池的水温控制在15～25℃,作为阴极室的好氧池的水温控制在30～35℃,污泥浓度(MLSS)控制在5000mg/L左右。生活污水首先输送至厌氧池(阳极室)与回流污泥混合，在兼性厌氧发酵细菌的作用下部分易生物降解大分子有机物被转化为小分子的挥发性脂肪酸(VFA)，聚磷菌吸收这些小分子有机物合成PHB并储存在细胞内，同时将细胞内聚磷水解成正磷酸盐，释放到水中，释放的能量可供专性好氧的聚磷菌在厌氧的压抑环境下维持生存；同时，有机物在产电微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极。随后污水进入缺氧池，反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中的硝酸盐进行反硝化，产生的氮气以气态形式排出系统外，可同时去碳脱氮。当污水进入好氧池(阴极室)时，在硝化菌的作用下，将污水中的氨氮转化为硝态氮，经混合液回流至缺氧池进行反硝化脱氮；此时有机物浓度已很低，聚磷菌主要是靠分解体内储存的PHB来获得能量供自身生长繁殖，同时超量吸收水中的溶解性磷，以聚磷酸盐的形式储存在体内，经过沉淀，将含磷高的污泥从水中分离出来，达到除磷的效果；阳极产生的电子通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂(O2)在阴极得到电子被还原与质子结合成水。阴阳极由铜导线连接，形成外电路，进而形成电势差。在启动运行期间需要连续检测反应过程中的COD、TN、TP的浓度变化以及产电情况。
在图2中，装置整体形状为矩形，装置中各个反应器的底部为漏斗状，设有排水阀。装置在启动运行过程中,试验的进水、混合液回流和污泥回流均采用泵输送，其余水流均按重力流运转,依次经过厌氧池(阳极室)、缺氧池、好氧池(阴极室)和沉淀池，对污水进行净化处理。
如图3所示，为本实用新型装置的产电部分构造原理图，阳极室(厌氧池)与阴极室(好氧池)在空间上相邻，中间由质子交换膜隔开，阴、阳极所用电极材料为富集有大量微生物的碳毡，由铜导线连接，外接电阻箱,电阻箱两端接电压表进行电压值的测定。

Claims (5)

1.一种脱氮除磷产电装置，其特征在于：包括依次连接的水箱、厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，厌氧池和好氧池之间由质子交换膜隔开，其中厌氧池作为微生物燃料电池的阳极室，好氧池作为微生物燃料电池的阴极室，阳极室和阴极室分别外接电阻箱，形成闭合回路，缺氧池和好氧池之间通过混合液回流管路连接，厌氧池和沉淀池之间通过回流污泥管路连接，沉淀池上还设有出水口及排泥口，在处理污水的同时，产生电能，实现A2/O工艺与微生物燃料电池两种工艺的耦合。
2.根据权利要求1所述脱氮除磷产电装置，其特征在于：所述厌氧池和好氧池分别通过富集有大量微生物的电极以及导线外接电路，形成闭合回路。
3.根据权利要求1所述脱氮除磷产电装置，其特征在于：所述厌氧池和缺氧池均设顶盖，内置搅拌装置。
4.根据权利要求1所述脱氮除磷产电装置，其特征在于：所述好氧池内设曝气装置。
5.根据权利要求1所述脱氮除磷产电装置，其特征在于：所述厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池的底部均为漏斗状，底部出口均设有排水阀。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108565483A (zh) * 2018-05-30 2018-09-21 西安建筑科技大学 一种基于零价铁的同步脱氮除磷微生物燃料电池及脱氮除磷方法

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