[发明专利]一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统

权利要求书

1.一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统，其特征在于它包括支撑底座(1)和反应器箱体(2)；其中，反应器箱体(2)分为阳极区和阴极区两部分；

所述的阳极区是由三通进水口(3)、阳极液(4)、多孔配水板(5)、导水口(6)、导水管(7)、氧化还原电极插入口(17)、钛丝1(21)和两条碳纤维刷阳极(20)构成；

所述的阴极区分为好氧段和缺氧段；所述的阴极区是由阴极液(10)、出水口(13)、取样口(16)、温度传感器插入口(18)、参比电极插入口(19)、两条阴极(22)、钛丝2(23)和回流口(26)构成；

其中，撑底座(1)设置于反应器箱体(2)底部，所述的阳极区位于反应器箱体(2)的下部，阴极区位于反应器箱体(2)的上部，阳极区和阴极区通过法兰板(12)连接；所述的法兰板(12)固定有阳离子交换膜(8)，阳极液(4)与阴极液(10)通过法兰板(12)隔开，阳极液(4)通过泵(27)经设置在反应器箱体(2)底端的三通进水口(3)和设置在反应器箱体(2)内底部的多孔配水板(5)泵入到阳极区，阳极区出水经由设置在阳极区的反应器箱体(2)右侧壁上的导水口(6)流出，经由导水管(7)进入到阴极区，所述的导水管(7)的进水口与导水口(6)的出水口连通；所述的两条碳纤维刷阳极(20)置于阳极液(4)中，并分别与钛丝1(21)相连接；所述的钛丝1(21)设置于阳极区中上部且横向贯穿于反应器箱体(2)，在钛丝1(21)与多孔配水板(5)之间的反应器箱体(2)左侧壁上设置有氧化还原电极插入口(17)；

所述的钛丝2(23)设置于阴极区上部且横向贯穿于反应器箱体(2)，阳极区出水经导水管(7)进入滴滤式布水喷咀(9)布入到阴极区中，形成阴极液(10)；所述的滴滤式布水喷咀(9)进水口与导水管(7)的出口连通，滴滤式布水喷咀(9)固定于导水管支撑架(11)上并置于阴极区上端，所述的导水管支撑架(11)通过螺丝(12)固定在反应器箱体(2)的右侧壁上，所述的两条阴极(22)置于阴极液(10)中，两条阴极(22)分别与钛丝2(23)连接，在阴极区的反应器箱体(2)右侧壁上设置有温度传感器插入口(18)，在其左侧壁由上至下分别设置有参比电极插入口(19)、取样口(16)、出水口(13)和回流口(26)；所述的出水口(13)的出水端与出水管(14)的进水端连通，出水管(14)的出水端置于出水管支撑架(15)上；

其中，所述的钛丝1(21)与钛丝2(23)通过导线(24)与负载(25)相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统，其特征在于阳极区与阴极区的体积之比为2～2.5:1。

3.根据权利要求1所述的一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统，其特征在于阴极区中好氧段和缺氧段的分界点按照垂直方向上阴极液(10)的溶解氧梯度界限作为分界点。

4.根据权利要求1所述的一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统，其特征在于阴极(22)是由碳纤维刷、石墨颗粒和不锈钢网辊压阴极构成，其中碳纤维刷贯穿整个阴极区，石墨颗粒位于阴极区的缺氧段部分，不锈钢网辊压阴极位于阴极区好氧段的上端，所述的石墨颗粒投加量为50％阴极区体积。

5.根据权利要求1所述的一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统，其特征在于阳极液(4)为富含有机物和氨氮的废水，阳极液(4)的pH为7.0～7.2。

6.根据权利要求1所述的一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统，其特征在于多孔配水板(5)上均匀分布有圆孔，圆孔直径为2mm。

7.根据权利要求1所述的一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统，其特征在于阴极液(10)溶解氧含量是通过滴滤式布水喷咀(9)的高度进行调节的。

8.根据权利要求7所述的一种用于同步脱氮除碳的滴滤式生物阴极微生物电化学系统，其特征在于滴滤式布水喷咀(9)距离阴极液(10)的高度为7.5cm、10.5cm或13.5cm，所对应的阴极液表面溶解氧的浓度分别为0.2、0.5及0.9mg L^-1。