An‑O处理污水的产电装置的制作方法

本发明属于污废水处理技术领域，特别是涉及一种An-O处理污水的产电装置。

背景技术：

传统污水处理磷技术有化学除磷法和生物除磷法，而An-O工艺是其生物除磷法的典型代表，同时也是污水处理厂除磷的常用工艺，污水在流经两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、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磷等污染物无明显去除效果，而An-O工艺在这方面很有优势。有关An-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。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，为了克服An-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磷等污染物的去除效果，本发明提供一种An-O处理污水的产电装置，该装置不仅能够降低污水中COD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：

一种除磷产电装置，将An-O工艺与微生物燃料电池耦合，包括依次连接的水箱、厌氧池、好氧池和沉淀池，厌氧池和好氧池之间设置质子交换膜间隔，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，并连接数据采集卡记录相关数据，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An-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，所述回流污泥管路、水箱和厌氧池间的进水管路上均设有水泵。

进一步地，所述厌氧池、好氧池和沉淀池的底部均为倒锥形状，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An-O工艺与微生物燃料电池耦合工艺处理污废水，可以在降低污废水中的COD和TN浓度的同时产生了稳定的电压值，既有效的处理了污废水中的污染物，又产生了绿色环保的电能。

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.好氧池，4.数据采集卡，5.电阻箱，6.沉淀池，7.出水管，8.回流污泥管路，9.剩余污泥管路，10.泵，11.质子交换膜，12.阳极，13.阴极，14.导线，15.万用表。

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、好氧池3和沉淀池6，厌氧池2和好氧池3之间由质子交换膜隔开，其中厌氧池2作为微生物燃料电池的阳极室，好氧池3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，并用数据采集卡4记录相关数据，厌氧池2和沉淀池6之间通过回流污泥管路8连接，沉淀池6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An-O工艺与微生物燃料电池两种工艺的耦合。

所述水箱1和厌氧池2间的进水管路和污泥回流管路8上均连接有泵；厌氧池2设顶盖，内设有搅拌器搅拌从而使泥水混合均匀，好氧池3内设曝气装置；所述厌氧池2、好氧池3和沉淀池6的底部均为倒锥形状，底部出口均设有排水阀。

本发明在处理污废水的过程中，利用An-O工艺降低污废水中COD和TP的浓度，净化污水，将厌氧池2作为微生物燃料电池的阳极室，好氧池3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5，形成闭合回路，并用数据采集4卡记录相关数据，以厌氧、好氧相结合的An-O工艺为基础，在处理污废水的同时，产生一定的电能，实现An-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废水中COD和总磷的指标分别为300mg/L和10mg/L左右，控制厌氧池2和好氧池3的溶解氧浓度分别为0.2mg/L和1.0-2.0mg/L，阴极室的好氧池3的水温控制在30～35℃,污泥浓度(MLSS)控制在2700～3000mg/L左右。污废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11传递到阴极。随后污水进入好氧池(阴极室)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、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倒锥形状，设有排水阀。装置在启动运行过程中,试验的进水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2(阳极室)、好氧池3(阴极室)和沉淀池6，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11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5和数据采集卡4。