申请日2017.07.27
公开(公告)日2017.11.21
IPC分类号C02F3/00; C02F3/30; C02F3/34; H01M8/16
摘要
一种活性污泥法多阴极室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，好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池作为微生物燃料电池的阴极室并环绕在厌氧池四周设置，阳极室和阴极室分别外接电阻，厌氧池四个池壁均安装质子交换膜。厌氧池与好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池之间均由质子交换膜隔开，质子交换膜可由挡板自由开关。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管路及排泥口，在处理污水的同时，产生电能。本发明有效降低污水中的COD、TP和TN的浓度，更广泛地利用电子受体产生了稳定的电压值。
权利要求书
1.一种活性污泥法多阴极室反硝化除磷产电装置，其特征在于：包括依次连接的厌氧池、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，好氧池、二沉池、缺氧池和终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，厌氧池与好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池之间均由质子交换膜隔开，初沉池和缺氧池间通过超越污泥管路连接，二沉池和好氧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管路及排泥口，在处理污水的同时，产生电能。
2.根据权利要求1所述活性污泥法多阴极室反硝化除磷产电装置，其特征在于：所述好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池环绕在厌氧池四周设置。
3.根据权利要求1所述活性污泥法多阴极室反硝化除磷产电装置，其特征在于：所述厌氧池与好氧池、二沉池、缺氧池、终沉池相邻的四个池壁均安装质子交换膜。
4.根据权利要求3所述生物膜法多阴极室反硝化除磷产电装置，其特征在于：所述厌氧池侧壁上对应质子交换膜位置设置挡板，自由开关质子交换膜。
5.根据权利要求1所述活性污泥法多阴极室反硝化除磷产电装置，其特征在于：所述阳极室内设置的四个阳极对应四个阴极室的阴极，好氧池阴极室和二沉池阴极室以氧气为电子受体，缺氧池阴极室和终沉池阴极室以硝酸盐为电子受体。
6.根据权利要求1所述活性污泥法多阴极室反硝化除磷产电装置，其特征在于：所述进水管路、污泥超越和污泥回流管路上均连接有泵。
7.根据权利要求1所述活性污泥法多阴极室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，底部出口均设有阀门。
8.一种活性污泥法多阴极室反硝化除磷产电装置在污水处理中的应用。
说明书
活性污泥法多阴极室反硝化除磷产电装置
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别是涉及一种活性污泥法多阴极室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
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。反硝化除磷工艺的厌氧池具备微生物燃料电池阳极室所需条件，好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池具有阴极室所需条件，可以在该工艺中引入微生物燃料电池的原理，使其在原有功能的基础上产生电能。采用反硝化除磷产电技术处理污水，既可以充分利用反硝化除磷技术节能减排的优势，又可以将污水中有机物的化学能转化为电能，一举多得，不但具有良好的社会效益和环境效益，还会取得可观的经济效益，是一种产能型污水处理技术。近年来出现了大量的与MFC耦合的工艺，如A2O、A/O、A2N等，这些工艺直接将二沉池或好氧池作为MFC的阴极室，仅仅利用O2为阴极的电子受体，工艺中存在的大量硝酸盐和亚硝酸盐则几乎没被用作MFC的电子受体。存在电子受体没有充分利用的情况。
发明内容
针对上述存在的技术问题，为了克服在处理污水的过程中，造成大量的有机能源的浪费，无可再生绿色能源产生的不足，完善已经存在的MFC耦合产电工艺，本发明提供一种活性污泥法多阴极室反硝化除磷产电装置，该装置不仅能够降低污水中COD、TN和TP的浓度而净化污水，而且能够更广泛地利用电子受体产生电能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明一种活性污泥法多阴极室反硝化除磷产电装置，包括依次连接的厌氧池、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，好氧池、二沉池、缺氧池和终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，厌氧池与好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池之间均由质子交换膜隔开，初沉池和缺氧池间通过超越污泥管路连接，二沉池和好氧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管路及排泥口，在处理污水的同时，产生电能。
进一步地，所述好氧池、二沉池、缺氧池和终沉池环绕在厌氧池四周设置。
进一步地，所述厌氧池与好氧池、二沉池、缺氧池、终沉池相邻的四个池壁均安装质子交换膜。
进一步地，所述厌氧池侧壁上对应质子交换膜位置设置挡板，自由开关质子交换膜。
进一步地，所述阳极室内设置的四个阳极对应四个阴极室的阴极，好氧池阴极室和二沉池阴极室以氧气为电子受体，缺氧池阴极室和终沉池阴极室以硝酸盐为电子受体。
进一步地，所述进水管路、污泥超越和污泥回流管路上均连接有泵。
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，底部出口均设有阀门。
一种活性污泥法多阴极室反硝化除磷产电装置在污水处理中的应用。
本发明的优点是：
1.本发明利用反硝化除磷工艺处理生活污水，可以有效降低污水中的COD、TP和TN的浓度，更广泛地利用电子受体产生了稳定的电压值，既有效的处理了污水中的污染物，又产生了电能。组合系统稳定高效脱氮除磷。减少设备容量，降低运行成本，减少占地。
2.本发明建立多阴极室反硝化除磷产电系统，加强除污和产电能力。
3.本发明强化阳极室缺氧阴极室内微生物的除磷和产电效果，获得兼具产电和反硝化除磷功能的反硝化除磷产电菌。