1.一种基于藻菌共生电化学体系的污水处理装置,其特征在于,包括阳极室(4)、阴极室(15)和微藻回收装置(25);
所述阳极室(4)为密闭结构,其上部通过进水管(1)与外部的给水装置相连通,顶部开设有能与外界连通的排气口(20);阳极室(4)中固定有表面用于附着厌氧微生物膜(6)的阳极电极(5),内底部设有若干搅拌桨(7);阳极室(4)通过质子交换膜(8)与透明的阴极室(15)连通;所述阴极室(15)中固定有表面用于附着微藻生物膜(14)的阴极电极(13),内底部均匀设有曝气装置(16);所述阴极电极(13)为内部填充若干填料(22)的筒型网状电极,填料(22)用于附着好氧生物膜(23);所述阳极电极(5)与阴极电极(13)之间通过导线(10)串联有可变电阻(12)与电容器(11);
所述阴极室(15)的底部通过出水管(18)与微藻回收装置(25)连通;微藻回收装置(25)的底部铺设有滤网(26),滤网(26)的上方设有离心搅拌器(27);位于滤网(26)上方的微藻回收装置(25)侧壁上开设有排水口,通过排水管(28)与外部相连通。
2.根据权利要求1所述的污水处理装置,其特征在于,所述进水管(1)上还设有水泵(2)和进水阀门(3);阳极室(4)与阴极室(15)之间设有连接阀门(9),出水管(18)上设有出水阀门(19)。
3.根据权利要求1所述的污水处理装置,其特征在于,所述阳极电极(5)为碳毡材质。
4.根据权利要求1所述的污水处理装置,其特征在于,所述厌氧微生物膜(6)为地杆菌或希瓦氏菌。
5.根据权利要求1所述的污水处理装置,其特征在于,所述阴极室(15)分别与多个阳极室(4)并联连通,以适应不同的水质。
6.根据权利要求1所述的污水处理装置,其特征在于,所述阴极电极(13)为钛镀钌铱电极。
7.根据权利要求1所述的污水处理装置,其特征在于,所述阴极室(15)内设有用于监测氧含量的溶氧仪(17)。
8.根据权利要求1所述的污水处理装置,其特征在于,所述阳极电极(5)与阴极电极(13)之间通过导线(10)连接有数据采集器(21)。
9.根据权利要求1所述的污水处理装置,其特征在于,所述阴极室(15)的材质为有机玻璃。
10.一种基于权利要求1~9任一所述污水处理装置处理污水中氮、磷和有机物的方法,其特征在于,具体如下:
1)在所述污水处理装置使用前,将阳极室(4)内的阳极电极(5)上接种经有机废水厌氧处理反应器驯化后的厌氧污泥;将阴极室(15)内的阴极电极(13)表面上接种微藻生物膜(14),填料(22)上接种好氧微生物膜(23);通过进水管(1)向阳极室(4)和阴极室(15)内注入待处理的污水,并将阳极室(4)作密封处理;当阳极电极(5)和阴极电极(13)之间的电压及污染物去除率持续稳定后,排空污水处理装置中的污水,完成生物膜的驯化过程;
2)将待处理的污水通过进水管(1)通入阳极室(4),利用重力作用和搅拌桨(7)的搅拌作用实现污水的充分混匀以及污水与厌氧微生物膜(6)的充分接触;厌氧微生物膜(6)通过厌氧消化作用氧化污水中的有机物,产生的甲烷气体通过排气口(20)排出收集;厌氧微生物膜(6)氧化有机物的同时产生电子和质子,电子通过导线(10)流至阴极电极(13)从而产生电流,质子通过质子交换膜(8)到达阴极室(15);
3)经阳极室(4)处理后的污水通过质子交换膜(8)进入阴极室(15),阴极电极(13)表面附着的微藻生物膜(14)利用二氧化碳和污水中的氮和磷进行光合作用产生氧气,合成自身生命体的同时与好氧微生物膜(23)共同构成藻菌共生体系以去除污水中的氮和磷;微藻生物膜(14)产生的氧气为阴极室(15)内的还原反应提供电子,与从阳极室(4)进入的质子结合生成水,驱动阳极电极(5)对有机物的降解过程,产生的电能储存在电容器(11)中;
4)夜间,微藻生物膜(14)的光合作用停止,电容器(11)将白天储存的电能释放,强化夜间藻菌共生体系对污水的处理作用,实现白天-夜间的不间断废水处理;阴极室(15)中硝化作用产生的硝酸盐可代替氧气作为电子受体驱动阳极电极(5)对有机物的降解;当微藻生物膜(14)生命力不足或夜间产能低于目标值时,启动阴极室(15)底部的曝气装置(16)进行曝气充氧作用;
5)经过阴极室(15)处理后的污水进入微藻回收装置(25),通过离心搅拌器(27)对污水进行离心作用,随后静置使污水中含有的包括微藻在内的杂质分离沉降,杂质被截留在滤网上(26);
经微藻回收装置(25)处理后的污水从排水管(28)排出,实现污水中氮、磷和有机物的去除过程。