反硝化除磷产电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于污水处理技术领域，特别是涉及一种反硝化除磷产电装置，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】
[0002]传统反硝化除磷工艺主要由厌氧、好氧、缺氧反应器组成，分为单污泥工艺和双污泥工艺。在单污泥工艺中，硝化细菌和反硝化聚磷菌存在于同一个反应器中，依次经历着厌氧、缺氧、好氧三种运行环境，但在双污泥工艺中，硝化细菌与反硝化细菌各自存在于单独的反应器中，它们可以在各自最佳运行环境中生长，并且能够更好地解决传统工艺中硝化菌和聚磷菌的竞争矛盾。但是，反硝化除磷工艺在处理生活污水的过程中，已驯化成熟的微生物在很多方面还没有发挥到应有的作用，例如微生物中含有大量的化学能等，造成了一定的资源浪费。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，但对降低污水中的氮、磷等污染物无明显去除效果。有关反硝化除磷工艺与微生物燃料电池耦合的研宄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】
[0003]针对上述存在的技术问题，为了克服在处理污水的过程中，造成了大量的有机能源的浪费，无可再生绿色能源产生的不足，本发明提供一种反硝化除磷产电装置，它是将反硝化除磷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的浓度而净化污水，而且能够利用微生物的催化作用产生电能。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种反硝化除磷产电装置，包括依次连接的水箱、厌氧池、初沉池、好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池，其中厌氧池作为微生物燃料电池的阳极室，二沉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，厌氧池和二沉池之间由离子交换膜隔开，初沉池和缺氧池间通过超越污泥管路连接，好氧池和二沉池及终沉池和厌氧池间分别通过回流污泥管路连接，终沉池上还设有出水及排泥口，在处理污水的同时，产生电能，实现反硝化除磷与微生物燃料电池两种工艺的耦合。
[0006]进一步地，所述水箱的进水管路、污泥超越和污泥回流管路上均连接有泵。
[0007]进一步地，所述厌氧池、初沉池、好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池的底部均为漏斗状，底部出口均设有排水阀。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0009]本发明具有如下优点:
[0010]本发明利用反硝化除磷工艺处理生活污水，可以在降低污水中的COD、TP和TN的浓度，净化水体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，又产生了电會K。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的工艺流程图。
[0012]图2是本发明的工作原理图。
[0013]图3是本发明的产电部分构造原理图。
[0014]图中:1.水箱，2.厌氧池，3.初沉池，4.好氧池，5.二沉池，6.缺氧池，7.终沉池，
8.泵，9.电阻箱，10.电压表，11.离子交换膜，12.碳毡，13.超越污泥管路，14.回流污泥管路。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0016]实施例:如图1所示，本发明包括依次连接的水箱1、厌氧池2、初沉池3、好氧池4、二沉池5、缺氧池6和终沉池7，其中厌氧池2作为微生物燃料电池的阳极室，二沉池5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9，厌氧池2和二沉池5之间由离子交换膜11隔开，初沉池3和缺氧池6间通过超越污泥管路13连接，好氧池4和二沉池5及终沉池7和厌氧池2间分别通过回流污泥管路14连接，终沉池7上还设有出水口及排泥口，在处理污水的同时，产生电能，实现反硝化除磷与微生物燃料电池两种工艺的耦合。
[0017]所述水箱I的进水管路、污泥超越管路13和污泥回流管路14上均连接有泵8。所述厌氧池2、初沉池3、好氧池4、二沉池5、缺氧池6和终沉池7的底部均为漏斗状，底部出口均设有排水阀。
[0018]本发明在处理污水的过程中，利用反硝化除磷工艺降低污水中COD、TN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，二沉池5作为微生物燃料电池的阴极室，中间由离子交换膜11隔开，阴阳两极由铜导线连接形成外电路，以厌氧、好氧、缺氧相结合的连续流双污泥反硝化除磷工艺为基础，在处理污水的同时，产生一定的电能，实现反硝化除磷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、氨氮和总磷的水质指标分别为300mg/L、40mg/L和10mg/L左右，厌氧池2、好氧池4和缺氧池6的溶解氧浓度分别为0.2mg/L、1.0-2.0mg/L和0.5mg/L，好氧池4、作为阴极室的二沉池5和缺氧池6的水温控制在25°C，污泥浓度(MLSS)控制在5000mg/L。生活污水输送至阳极厌氧池2，在厌氧条件下，产电菌氧化分解有机碳源，产生电子和质子，电子经外电路传递到阴极，形成电流，质子通过离子交换膜11进入到阴极室，同时反硝化聚磷菌将细胞内的聚磷酸盐以溶解性磷酸盐的形式释放到水中，利用此过程中产生的能量将低级脂肪酸合成有机储备物质PHB作为下一阶段所用，此时表现为磷的释放，污水流经初沉池3，进入到好氧池4，在硝化菌的作用下，将污水中的氨氮转化为硝态氮，然后流入阴极二沉池5，阴极室在厌氧条件下发生氧化还原反应，将污水中的硝酸盐还原为亚硝酸盐或氮气排出系统外，最后流入到缺氧池6，反硝化聚磷菌在缺氧池6利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体进行过量吸磷，氮以气态化合物形式排出系统外，从而达到同步脱氮除磷效果。阴阳极由导线连接，形成外电路，进而生成电势差。在启动运行期间需要连续检测反应过程中的C0D、TN、TP的浓度变化以及产电情况。
[0019]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、污泥超越和污泥回流采用泵输送，其余水流均按重力流运转，依次经过厌氧池(阳极室)2、初沉池3、好氧池4、二沉池(阴极室)5、缺氧池6、终沉池7，对污水进行净化处理。
[0020]如图3所示，为本发明装置的产电部分构造原理图，阴极室(厌氧池2)与阴极室(二沉池5)相连，中间由离子交换膜11隔开，阴、阳极所用材料为碳毡12，由铜导线连接，外接电阻箱9，电阻箱9两端接电压表10进行电压值的测定。
【主权项】
1.一种反硝化除磷产电装置，其特征在于:包括依次连接的水箱、厌氧池、初沉池、好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池，其中厌氧池作为微生物燃料电池的阳极室，二沉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，厌氧池和二沉池之间由离子交换膜隔开，初沉池和缺氧池间通过超越污泥管路连接，好氧池和二沉池及终沉池和厌氧池间分别通过回流污泥管路连接，终沉池上还设有出水及排泥口，在处理污水的同时，产生电能，实现反硝化除磷与微生物燃料电池两种工艺的耦合。2.根据权利要求1所述反硝化除磷产电装置，其特征在于:所述水箱的进水管路、污泥超越和污泥回流管路上均连接有泵。3.根据权利要求1所述反硝化除磷产电装置，其特征在于:所述厌氧池、初沉池、好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池的底部均为漏斗状，底部出口均设有排水阀。
【专利摘要】一种反硝化除磷产电装置，属于污水处理技术领域。包括依次连接的水箱、厌氧池、初沉池、好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池，其中厌氧池作为微生物燃料电池的阳极室，二沉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，厌氧池和二沉池之间由离子交换膜隔开，初沉池和缺氧池间通过超越污泥管路连接，好氧池和二沉池及终沉池和厌氧池间分别通过回流污泥管路连接，终沉池上还设有出水及排泥口，在处理污水的同时，产生电能，实现反硝化除磷与微生物燃料电池两种工艺的耦合。本发明利用反硝化除磷工艺处理生活污水，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。
【IPC分类】H01M8/16, C02F3/30
【公开号】CN104925946
【申请号】CN201510270780
【发明人】张立成, 李晓龙
【申请人】沈阳建筑大学建筑设计研究院
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月25日