申请日2016.04.25
公开(公告)日2016.08.17
IPC分类号C02F3/28; C02F3/34; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，包括三维生物膜电极反应器和双阳极微生物燃料电池，其中，污水依次穿过三维生物膜电极反应器和双阳极微生物燃料电池;三维生物膜电极反应器依次包括阳极层、填料层和阴极层I，所述填料层上接种厌氧污泥;双阳极微生物燃料电池依次包括阴极层II、第一阳极层和第二阳极层，所述第一阳极层和第二阳极层上均接种有厌氧污泥;三维生物膜电极反应器的阴极层I通过导线分别与双阳极微生物燃料电池的第一阳极层和第二阳极层连接，三维生物膜电极反应器的阳极层通过导线与双阳极微生物燃料电池的阴极层II连接，三维生物膜电极反应器和双阳极微生物燃料电池通过导线形成电流回路。
权利要求书
1.一种用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，其特征在于：包括三维生物膜电极反应器和双阳极微生物燃料电池，其中，污水依次穿过三维生物膜电极反应器和双阳极微生物燃料电池;
所述三维生物膜电极反应器从上往下依次包括阳极层、填料层和阴极层I，所述填料层上接种有厌氧污泥;
所述双阳极微生物燃料电池从上往下依次包括阴极层II、第一阳极层和第二阳极层，所述第一阳极层和第二阳极层上均接种有厌氧污泥;
所述三维生物膜电极反应器的阴极层I通过导线分别与双阳极微生物燃料电池的第一阳极层和第二阳极层连接，所述三维生物膜电极反应器的阳极层通过导线与双阳极微生物燃料电池的阴极层II连接，所述三维生物膜电极反应器和双阳极微生物燃料电池通过导线形成电流回路。
2.根据权利要求1所述的用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，其特征在于：所述填料层为颗粒活性炭填料层、金属填料层、镀金属的玻璃球填料层、石墨颗粒填料层或石英砂填料层。
3.根据权利要求1所述的用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，其特征在于：所述三维生物膜电极反应器阴极层I材质为不锈钢、碳布或石墨碳毡;所述三维生物膜电极反应器阳极层材质为不锈钢、碳布或石墨碳毡。
4.根据权利要求1所述的用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，其特征在于：所述双阳极微生物燃料电池第一阳极层材质为颗粒活性炭、不锈钢、碳布、石墨颗粒或石墨碳毡;所述双阳极微生物燃料电池第二阳极层材质为颗粒活性炭、不锈钢、碳布、石墨颗粒或石墨碳毡;所述双阳极微生物燃料电池阴极层II材质为颗粒活性炭、不锈钢、碳布、石墨颗粒或石墨碳毡。
5.根据权利要求1所述的用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，其特征在于：所述导线为不锈钢导线、钛导线或铜导线。
6.根据权利要求1所述的用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，其特征在于：所述填料层的厚度为15～20cm，所述接种的厌氧污泥与填料层的体积比为1∶10。
7.根据权利要求1所述的用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，其特征在于：所述双阳极微生物燃料电池第一阳极层的厚度为10cm，所述接种的厌氧污泥与第一阳极层的体积比为1∶10;所述双阳极微生物燃料电池第二阳极层的厚度为10cm，所述接种的厌氧污泥与第二阳极层的体积比为1∶10。
8.根据权利要求1所述的用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，其特征在于：所述三维生物膜电极反应器从阴极侧进水，所述阴极层I下方还设有缓冲石子层I，所述缓冲石子层I的厚度为10cm。
9.根据权利要求1所述的用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，其特征在于：所述双阳极微生物燃料电池从第二阳极侧进水，所述双阳极微生物燃料电池的阴极层II与第一阳极层之间、第一阳极层与第二阳极层之间以及第二阳极层下方均设有缓冲石子层II。
10.根据权利要求1所述的用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，其特征在于：所述三维生物膜电极反应器的阴极层I和阳极层以及双阳极微生物燃料电池的第一阳极层、第二阳极层和阴极层II内均包覆有钛丝网。
说明书
一种用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置
技术领域
本发明涉及一种耦合有三维生物膜电极反应器和双阳极微生物燃料电池的处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，属于环境工程领域。
背景技术
高浓度难降解有机污染物污水的处理方法主要分为物理法、化学法和生物法三类方法。物理化学方法主要有化学氧化法、溶剂萃取法、吸附法、焚烧法、光催化法和超声波法等;生物处理方法主要有好氧处理方法和厌氧处理方法。采用物理/化学方法处理高浓度难降解有机污染物，不但工艺复杂、费用高昂，而且很容易产生二次污染。相比于物理化学方法的缺陷，生物方法除了具有费用和操作方面的优势以外，最主要的特点就是生物方法在有效处理高浓度难降解有机物的同时不产生二次污染，特别是对于具有良好性能的特定微生物，以此方法来处理高浓度难降解的有机污染物污水具有环境友好性。近年来随着电-生物技术在处理难降解有机物方面的深入发展，电-生物技术已经引起了广泛的关注，周明华等利用了以活性炭为介质的三维生物膜电极反应器来去除地下水中的硝酸盐，发现三维生物膜电极反应器不但能反硝化脱氮，而且还能有效的去除有机物。因此一种普遍适用性的用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置的开发很有必要。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，该装置具有处理效果好、无能耗、普遍适用性的优点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置，包括三维生物膜电极反应器和双阳极微生物燃料电池，其中，污水依次穿过三维生物膜电极反应器和双阳极微生物燃料电池;
所述三维生物膜电极反应器从上往下依次包括阳极层、填料层和阴极层I，所述填料层上接种有厌氧污泥;
所述双阳极微生物燃料电池从上往下依次包括阴极层II、第一阳极层和第二阳极层，所述第一阳极层和第二阳极层上均接种有厌氧污泥;
所述三维生物膜电极反应器的阴极层I通过导线分别与双阳极微生物燃料电池的第一阳极层和第二阳极层连接，所述三维生物膜电极反应器的阳极层通过导线与双阳极微生物燃料电池的阴极层II连接，所述三维生物膜电极反应器和双阳极微生物燃料电池通过导线形成电流回路。
其中，所述填料层为颗粒活性炭填料层、金属填料层、镀金属的玻璃球填料层、石墨颗粒填料层或石英砂填料层。
其中，所述三维生物膜电极反应器阴极层I材质为不锈钢、碳布或石墨碳毡;所述三维生物膜电极反应器阳极层材质为不锈钢、碳布或石墨碳毡。
其中，所述双阳极微生物燃料电池第一阳极层材质为颗粒活性炭、不锈钢、碳布、石墨颗粒或石墨碳毡;所述双阳极微生物燃料电池第二阳极层材质为颗粒活性炭、不锈钢、碳布、石墨颗粒或石墨碳毡;所述双阳极微生物燃料电池阴极层II材质为颗粒活性炭、不锈钢、碳布、石墨颗粒或石墨碳毡。
其中，所述导线为不锈钢导线、钛导线或铜导线。
其中，所述填料层的厚度为15～20cm，所述接种的厌氧污泥与填料层的体积比为1∶10。
其中，所述双阳极微生物燃料电池第一阳极层的厚度为10cm，所述接种的厌氧污泥与第一阳极层的体积比为1∶10;所述双阳极微生物燃料电池第二阳极层的厚度为10cm，所述接种的厌氧污泥与第二阳极层的体积比为1∶10。
其中，所述三维生物膜电极反应器从阴极侧进水，所述阴极层I下方还设有缓冲石子层I，所述缓冲石子层I的厚度为10cm，缓冲石子层I能够使进水水流均匀的进入反应器内，进而起到对填料层表面微生物膜层的保护。
其中，所述双阳极微生物燃料电池从第二阳极侧进水，所述双阳极微生物燃料电池的阴极层II与第一阳极层之间、第一阳极层与第二阳极层之间以及第二阳极层下方均设有缓冲石子层II。
其中，所述三维生物膜电极反应器的阴极层I和阳极层以及双阳极微生物燃料电池的第一阳极层、第二阳极层和阴极层II内均包覆有钛丝网。
上述污水处理装置在处理含有高浓度染料污水方面的应用。
本发明装置的三维生物膜电极反应器在有电刺激下能有效处理高浓度的难降解有机物污水，并提高污水的可生化性;本发明装置的双阳极微生物燃料电池对三维生物膜电极反应器处理后的难降解有机物污水进一步处理同时产生电能，产生的电能又用于维持三维生物膜电极反应器的稳定运行。
有益效果：本发明用于处理含有高浓度难降解有机污染物污水的装置具有结构简单合理、处理效果好以及无能耗的优点，其具有普遍适用性，适用于处理各种含有高浓度难降解有机污染物的污水;另外，本发明装置具有抗击高负荷难降解有机物的能力，有很好的应用前景。