一种微生物电解池耦合装置的制作方法

本实用新型涉及一种微生物电解池耦合装置，属于有机废水处理技术领域。

背景技术：

随着人民生活水平的不断提高，我们对食物的需求越来越多样化，在生产各类食物过程中会产生大量的有机废水，如何资源化利用这些有机废水成为我们一直以来的研究方向。

技术实现要素：

本实用新型针对上述缺陷，目的在于提供一种结构合理，采用酸化发酵反应器处理有机废水生产vfa，为微生物电解池提供营养物质。

为此本实用新型采用的技术方案是：一种微生物电解池耦合装置，包括设置有磁力搅拌子（8）的磁力搅拌器（4），所述磁力搅拌器（4）上设置有微生物电解池阳极腔室（3）和微生物电解池阴极腔室（13），所述微生物电解池阳极腔室（3）内设置有酸化反应器（5）；

所述酸化反应器（5）上部设置有酸化反应器进水口（1），所述酸化反应器（5）下部侧壁设置有有机酸选择透过性高分子膜（9）；

还设置有阳极电极（10）和阴极电极（12），设置有处于所述阳极电极（10）和阴极电极（12）之间的质子交换膜（11）；

所述微生物电解池阳极腔室（3）侧面上部设置有微生物电解池阳极出水口（2），所述微生物电解池阴极腔室（13）侧面下部设置有微生物电解池阴极进水口（16），所述微生物电解池阴极腔室（13）侧面上部设置有微生物电解池阴极出水口（14）。

进一步的，所述酸化反应器（5）内设置有电动搅拌器（7），所述酸化反应器（5）上部设置有取样口（6）。

进一步的，所述微生物电解池阴极腔室（13）侧面设置有气体扩散层（15）。

本实用新型的优点是：本实用新型通过酸化发酵反应器与微生物电解池的耦合，将酸化反应器设置在微生物电解池的阳极腔室中，酸化发酵生产的vfa通过有机酸选择透过性高分子膜进入阳极腔室为阳极腔室中的微生物提供更有利于利用得营养物质；酸化反应器相当于阳极的进料口，减少了连接管的使用，保证了整个系统的连续性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中1：酸化反应器进水口；2：微生物电解池阳极出水口；3：微生物电解池阳极腔室；4：磁力搅拌器；5：酸化反应器；6：取样口；7：电动搅拌器；8：磁力搅拌子；9：有机酸选择透过性高分子膜；10：阳极电极；11：质子交换膜；12：阴极电极；13：微生物电解池阴极腔室；14：微生物电解池阴极出水口；15：气体扩散层；16：微生物电解池阴极进水口。

具体实施方式

一种微生物电解池耦合装置，包括设置有磁力搅拌子8的磁力搅拌器4，所述磁力搅拌器4上设置有微生物电解池阳极腔室3和微生物电解池阴极腔室13，所述微生物电解池阳极腔室3内设置有酸化反应器5；

所述酸化反应器5上部设置有酸化反应器进水口1，所述酸化反应器5下部侧壁设置有有机酸选择透过性高分子膜9；

还设置有阳极电极10和阴极电极12，设置有处于所述阳极电极10和阴极电极12之间的质子交换膜11；

所述微生物电解池阳极腔室3侧面上部设置有微生物电解池阳极出水口2，所述微生物电解池阴极腔室13侧面下部设置有微生物电解池阴极进水口16，所述微生物电解池阴极腔室13侧面上部设置有微生物电解池阴极出水口14。

进一步的，所述酸化反应器5内设置有电动搅拌器7，所述酸化反应器5上部设置有取样口6。

进一步的，所述微生物电解池阴极腔室13侧面设置有气体扩散层15。

下面对本实用新型做进一步说明，以更好了解本实用新型：本实用新型通常微生物电解池阳极腔室中厌氧微生物偏向于利用分子量小的物质，例如乙酸、丙酸、葡萄糖等，在以往利用微生物电解池生产甲烷、氢气以及双氧水时，常采用纯的乙酸盐作为阳极进料，加大了对乙酸盐的需求，提高了成本。有机物通过厌氧发酵控制在酸化阶段可以积累大量的挥发性脂肪酸（vfa），其中在vfa中乙酸的比例最高，可达80%以上。

双氧水（h2o2）是一种重要的化工产品，由于其具有强氧化作用，被广泛应用于纸浆、纸张漂白、纺织工业和洗涤剂行业，目前h2o2的售价在700美元~1200美元/吨，要比vfa中的乙酸售价昂贵。在工业上主要采用蒽醌氧化法生产h2o2，但其生产过程不仅耗能且产生大量的废弃物，造成能源资源的浪费及污染环境，通过微生物电解池生产h2o2具有重要的研究意义及实际价值。微生物电解池处理有机物生产h2o2的原理：在微生物电解池的阳极上附着厌氧微生物，有机物在阳极经过阳极微生物呼吸作用后发生降解产生电子（e-）和质子（h⁺），产生的电子通过外电路转移到阴极，质子则通过阳离子交换膜转移到阴极，氧在阴极接受电子与质子结合被还原成h2o2。

进一步的：1）微生物电化学法处理有机废水并生产双氧水，废水处理及双氧水生产过程具有环保意义及经济价值；2）把酸化发酵反应器视作微生物电解池的阳极，降低装置的设置，创新性强；3）酸化发酵反应器与微生物电解池耦合，充分结合两种反应器的优势，对废水中有机物的降解更为彻底；4）酸化发酵反应器设置于微生物电解池阳极腔室，减少装置的占地；5）酸化发酵反应器相当于阳极的进料口，减少了连接管的使用，可操作性强，并保证了整个系统的连续性；6）酸化发酵反应器中的vfa通过有机酸选择透过性高分子膜进入微生物电解池阳极腔室，确保了阳极腔室微生物所需小分子营养物质，更有利于微生物的快速生长及处理能力；7）酸化发酵反应器生产的vfa被微生物电解池利用来生产双氧水，该装置实现有机废水的有效处理以及高价值化学产品回收，应用价值极高。

技术特征：

1.一种微生物电解池耦合装置，其特征在于，包括设置有磁力搅拌子（8）的磁力搅拌器（4），所述磁力搅拌器（4）上设置有微生物电解池阳极腔室（3）和微生物电解池阴极腔室（13），所述微生物电解池阳极腔室（3）内设置有酸化反应器（5）；

所述酸化反应器（5）上部设置有酸化反应器进水口（1），所述酸化反应器（5）下部侧壁设置有有机酸选择透过性高分子膜（9）；

还设置有阳极电极（10）和阴极电极（12），设置有处于所述阳极电极（10）和阴极电极（12）之间的质子交换膜（11）；

所述微生物电解池阳极腔室（3）侧面上部设置有微生物电解池阳极出水口（2），所述微生物电解池阴极腔室（13）侧面下部设置有微生物电解池阴极进水口（16），所述微生物电解池阴极腔室（13）侧面上部设置有微生物电解池阴极出水口（14）。

2.根据权利要求1所述的一种微生物电解池耦合装置，其特征在于，所述酸化反应器（5）内设置有电动搅拌器（7），所述酸化反应器（5）上部设置有取样口（6）。

3.根据权利要求1所述的一种微生物电解池耦合装置，其特征在于，所述微生物电解池阴极腔室（13）侧面设置有气体扩散层（15）。

技术总结
本实用新型涉及一种微生物电解池耦合装置。本实用新型通过酸化发酵反应器与微生物电解池的耦合，将酸化反应器设置在微生物电解池的阳极腔室中，酸化发酵生产的VFA通过有机酸选择透过性高分子膜进入阳极腔室为阳极腔室中的微生物提供更有利于利用得营养物质；酸化反应器相当于阳极的进料口，减少了连接管的使用，保证了整个系统的连续性。

技术研发人员：陶雪;王敏;张盼月
受保护的技术使用者：江苏新天鸿集团有限公司
技术研发日：2020.01.13
技术公布日：2020.12.11