[发明专利]一种微生物燃料电池与微藻培养相结合处理有机废水的方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理技术，具体的说一种微生物燃料电池与微藻培养相结合处理有机废水的方法及其专用装置。

背景技术

全球每年产生大量的有机废水，传统的废水生物处理过程不仅需要消耗大量的能量，而且产生大量的污泥，而对污泥的处理费用也很高。因而需要开发效率高和成本低的替代技术。与此同时，能源短缺也是制约21世纪人类发展的主要瓶颈。因此开发经济、高效的新型能源势在必行，其中生物新能源是主要研究热点之一。微生物燃料电池(Microbial fuel cell，MFC)是以微生物为催化剂氧化有机物并产生电流的装置。MFC克服了传统废水生物处理过程的缺点，是一种新兴的废水处理和同步产电的废水生物处理新技术。MFC技术相对传统的废水生物处理工艺有许多优点，其中最大的优势是在处理废水的同时可以获得电能，从而可抵消废水处理厂的部分运行成本。此外，微生物燃料电池能使活性污泥法处理废水过程中因曝气而消耗的电量减半，并使产生的污泥量减小50-90％。目前，MFC已应用于各种废水的处理同时产电，包括生活废水和工业废水。MFC对废水中的有机物(浓度以化学需氧量Chemical Oxygen Demand表示，COD)具有很好的去除效果，利用MFC可以将废水中80-99％的有机物去除。虽然MFC对废水中的COD具有很好的去除效果，但是对氮及磷的去除效果却不佳。为了提高氮的去除率，将MFC与其它除氮方法相结合开发了许多联合系统。虽然这些系统可以提高氮的去除率，但存在氮去除不完全或系统过于复杂不易于放大等不足，且不关注磷的去除。MFC处理后的废水中含有许多的氮、磷及其它营养成分，不能满足相关排放标准。

与此同时，许多研究表明微藻对污水处理厂二沉溢流污水中的氮和磷具有很好的去除效果，并可获得生物质。但目前微藻还无法直接利用生活污水。因为生活污水中的固体颗粒物和固体悬浮物较多，致使污水的透光率很低。因此在使用之前必须通过过滤等方法去除污水中的固体颗粒物和固体悬浮物以提高透光率，这一过程不仅耗能且效率低。同时生活污水中存在的有机物浓度较高，有利于细菌的生长，而细菌的大量生长繁殖又不利于、甚至抑制微藻生长。

发明内容

本发明目的在于一种微生物燃料电池与微藻培养相结合处理废水的方法及其专用装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：

一种微生物燃料电池与微藻培养相结合处理废水的方法，废水先经微生物燃料电池去除有机物、氮及磷的同时产生电能，然后将微生物燃料电池处理后的废水引入光生物反应器中培养微藻，利用微藻进一步连续处理，直至处理后废水符合排放标准。

所述微生物燃料电池与微藻培养相结合处理有机废水可采用分体式结构或一体式结构。

所述微生物燃料电池与微藻培养相结合处理有机废水采用微生物燃料电池与光生物反应器两个独立反应器相互耦合形成分体式结构，废水经微生物燃料电池的经阳极室后直接流入阴极室并连续转入光生物反应器内直至将废水处理到符合达标。

所述微生物燃料电池与微藻培养相结合处理有机废水将微生物燃料电池的阴极作为光生物反应，使废水经微生物燃料电池阳极室后直接流入作为光生物反应的阴极室连续直至将废水处理到符合达标。

所述微生物燃料电池的阳极和阴极电极可采用碳布、颗粒石墨、网状玻璃碳、颗粒活性炭、碳纤维刷、铂或不锈钢。

所述处理的废水为生活污水、食品加工废水、淀粉加工废水或啤酒废水

微生物燃料电池与微藻培养相结合处理废水的专用装置，专用装置包括阴极室和阳极室，所述阴极室与阳极室之间设有交换膜，所述阴极室为光反应器或通过出水口外接光反应器。所述阳极室同轴设于阴极室内。所述阳极室同轴设于阴极室底部。所述交换膜可为玻璃棉层与玻璃珠层组合的交换膜或离子交换膜。