本实用新型属于同步硝化反硝化工艺装置，具体涉及一种同步硝化短程反硝化的MFC反应器。
背景技术：
虽然近些年来，污水处理资源化在国内取得了一定的发展，但是资源化主要集中在回收废水中的有机物以及氮磷两个方面进行研究，而忽视在污水处理工艺过程中的资源回收。微生物燃料电池作为最近污水资源化新型研究领域，对污水处理过程中的资源回收具有实际的可行性。
MFC是燃料电池中特殊的一类，是在微生物生物酶的作用下将有机物中的化学能转化为电能的装置-微生物燃料电池。MFC可以利用多种有机物作为电子供体，通过微生物代谢作用进行能量转换，微生物燃料在电池的阳极分解利用有机物的同时释放出质子、电子和代谢产物，电子首先传递到细胞膜上，接着再从细胞膜转移到电池的阳极电极，一部分电子可以通过微生物呼吸酶转移到阳极，另一部分电子借助铁氰化钾、中性红、硫堇等外加载体转移到阳极，然后经外电路循环，电子由阳极电极到达阴极电极，由此产生外电流；与此同时，代谢过程产生的氢离子通过质子交换膜迁移到阴极室，在阴极还原性物质通过接收外电路电子发生还原反应，实现电池内电荷的传递，从而完成整个电化学过程和能量转换过程。但现有的微生物燃料电池内阻大，库伦效率低，脱氮除碳效果达不到现实行的污水处理排放标准。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种同步硝化短程反硝化的MFC反应器，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种同步硝化短程反硝化的MFC反应器，包括阳极室以及设置在阳极室上端的第一阴极室和第二阴极室，第一阴极室和第二阴极室之间设有调节池，两个阴极室与阳极室之间通过质子交换膜进行阻隔，两个阴极室与调节池之间通过有机玻璃进行阻隔，阳极室、第一阴极室和第二阴极室内均通过碳毡填充，阳极室内设有贯穿碳毡的阳极电极，第一阴极室和第二阴极室内均设有贯穿阴极室内碳毡的阴极电极，阳极室右端设有进水口，阳极室左端出水口通过蠕动泵与第一阴极室进水口连通，第二阴极室右端设有出水口。
进一步的，阳极电极和阴极电极均为碳棒。
进一步的，阳极电极横向设置在阳极室内，阴极电极竖直设置在第一阴极室和第二阴极内。
进一步的，其中阳极室内填充的碳毡包括多个竖向的碳毡层沿水平方向均匀布置，第一阴极室和第二阴极室内填充的碳毡包括多个横向的碳毡层沿竖直方向均匀布置。
进一步的，其中阳极电极和阴极电极连接同外电路。
进一步的，阳极电极通过导线与阴极电极通过负载相连。
进一步的，负载并联有信号采集器。
进一步的，其中在第一阴极室内设有暴气装置，第二阴极室为密封阴极室。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型一种同步硝化短程反硝化的MFC反应器，通过在阳极室上端设置第一阴极室和第二阴极室，第一阴极室和第二阴极室之间设有调节池，两个阴极室与阳极室之间通过质子交换膜进行阻隔，两个阴极室与调节池之间通过有机玻璃进行阻隔，阳极室、第一阴极室和第二阴极室内均通过碳毡填充，阳极室内设有贯穿碳毡的阳极电极，第一阴极室和第二阴极室内均设有贯穿阴极室内碳毡的阴极电极，阳极室右端设有进水口，阳极室左端通过蠕动泵与第一阴极室连通，第二阴极室右端设有出水口，增加调节池降低水中的溶解氧含量，从而消除因为溶解氧存在导致的反硝化抑制；水从阳极室底部进水，在阳极室中有机物经厌氧过程发生氧化还原反应，产生质子与电子，质子经质子交换膜进入阴极参与阴极室的还原反应，从阳极室另一侧出水经蠕动泵进入阴极室，在第一个阴极室内进行曝气发生硝化反应后，流入调节池降低水中溶解氧后进入第二阴极室，在第二阴极室进行反硝化脱氮，阳极室与阴极室为上下方向设置，增加有效质子传递面积，降低了反应器内阻，提高库伦效率增加产电输出。
进一步的，三个极室内部均填充碳毡，一方面为微生物生长提供附着点，另一方面提高电子的传递效率。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
其中，1、蠕动泵；2、阳极电极；3、阳极室；4、阴极电极；5、第一阴极室；6、调节池；7、第二阴极室；8、出水口；9、进水口；10、碳毡；11、暴气装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
如图1所示，一种同步硝化短程反硝化的MFC反应器，包括阳极室3以及设置在阳极室3上端的第一阴极室5和第二阴极室7，第一阴极室5和第二阴极室7之间设有调节池6，两个阴极室与阳极室之间通过质子交换膜进行阻隔，两个阴极室与调节池6之间通过有机玻璃进行阻隔，阳极室3、第一阴极室5和第二阴极室7内均通过碳毡10填充，阳极室3内设有贯穿碳毡10的阳极电极2，阳极室和阴极室填塞碳毡10作为微生物生长附着点，第一阴极室5和第二阴极室7内均设有贯穿阴极室内碳毡10的阴极电极4，阳极电极2和阴极电极4均为碳棒，阳极室3右端设有进水口9，阳极室3左端出水口通过蠕动泵1与第一阴极室5进水口连通，第二阴极室7右端设有出水口8。其中阳极电极2和阴极电极4连接同外电路。其中在第一阴极室5连接有暴气装置11，第二阴极室7为密封阴极室。
具体的，阳极电极2横向设置在阳极室3内，阴极电极4竖直设置在第一阴极室5和第二阴极室7内。其中阳极室3内填充的碳毡包括多个竖向的碳毡层沿水平方向均匀布置，第一阴极室5和第二阴极室7内填充的碳毡包括多个横向的碳毡层沿竖直方向均匀布置。第一个阴极室与调节池连通，调节池与第二阴极室通过单向阀连通。
下面结合附图对本实用新型的结构原理和使用步骤作进一步说明：
水从阳极室右端进水口进水，在阳极室中有机物经厌氧过程发生氧化还原反应，产生质子与电子，质子经质子交换膜进入阴极室参与阴极室的还原反应，经过氧化还原反应后的水从阳极室另一侧出水经蠕动泵进入第一阴极室，在第一个阴极室内进行曝气发生硝化反应后，流入调节池降低水中溶解氧后进入第二阴极室，在此极室内进行反硝化脱氮。本装置通过增加调节池降低水中的溶解氧含量，从而消除因为溶解氧存在导致的反硝化抑制，阳极室与阴极室为上下方向设置，增加有效质子传递面积，降低了反应器内阻，提高库伦效率增加产电输出。
阳极进水COD在2000mg/L以上提供足够电子供硝化与反硝化利用，氨氮浓度配水300mg/L，其他成分包括碱性缓冲剂KH2PO4与KH2PO4·7H2O，酸性缓冲剂为NaHCO3，以及增加导电性的KCL，从阳极室下端进水，根据阳极出水COD，控制进水流速，经蠕动泵将阳极出水传送到第一阴极室5，进行好氧曝气处理，此时氨氮发生硝化反应，控制溶解氧在0.5mg/L--0.8mg/L,第一阴极室出水到调节池6，在调节池中进行厌氧停留，水浴温度30℃下氧气溶解度较低会逸出氧气，同时硝化菌继续进行硝化反应消耗氧气，调节池中的出水进入阴极室7，进行反硝化反应，阳极室阳极电极通过导线与第一阴极室和第二阴极室电极通过负载R相连，信号采集器与负载R并联。