[发明专利]一种溢流式电化学生物膜反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水生物处理中的膜生物反应器的技术领域，特别涉及一种溢流式电化学生物膜反应器。

背景技术

能量和水资源的短缺，是全球面临的两个重要挑战。应用广泛的城镇污水处理工艺包括传统活性污泥工艺及变形，如厌氧-缺氧-好氧法（A²O）工艺、氧化沟工艺、序批式活性污泥法（SBR）工艺等。这些工艺对污染物的去除效果好，但运行能耗高、剩余污泥产量大。实际上，污水中蕴含了巨大的能量，1kg化学需氧量（COD）完全氧化为水和CO₂理论上可以产生3.86kW·h的能量，如果生活污水以400 mg/L COD计，则所含能量为1.544kW·h/m3，是我国污水处理厂处理1m3污水平均电耗的5.3倍。近几年微生物燃料电池（MFC）的出现和快速发展，也实现了从废水中回收电能，但也存在着生物量低造成的能量效率和污水处理负荷低以及出水水质差的缺点。

中国专利ZL201110134094.8提供了一种生物电化学膜反应器装置。该装置将膜生物反应器（MBR）和MFC耦合在一起，使其能在废水生物处理的同时回收电能并得到较好的出水水质，但上述系统中的阳极室与阴极室的隔离需要离子选择性透过膜，这使得反应器的成本大大的提高。

    因此，提供一种能在废水生物处理的同时回收电能并得到较好的出水水质，并且利用反应器的流态从而不需要离子选择性透过膜的溢流式电化学生物膜反应器，降低反应器成本，成为本领域技术人员额待解决的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种溢流式电化学生物膜反应器。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明溢流式电化学生物膜反应器包括反应容器，在所述反应容器中设有环形阳极室、用于生长产电微生物的环形阳极、阴极室和环形导电性分离膜；所述环形阳极室内为厌氧环境，所述阴极室为好氧环境，所述阳极置于环形阳极室内，所述环形导电性分离膜置于阴极室内；所述阴极室设于环形阳极室的内圈中，并在阴极室的外壁和环形阳极室的内圈壁的外壁之间形成通道；环形阳极室设有阳极室进水口，阳极室出水口，阴极室设有阴极室出气口、阴极室进水口和阴极室出水口；所述阳极室进水口低于阳极室出水口；所述阴极室进水口低于阳极室出水口，所述阳极室出水口通过所述通道与阴极室进水口连通；阴极室的液面高于阳极室的液面；阴极室出水口高于阴极室进水口，且所述阴极室出水口低于阴极室的液面；所述导电性分离膜的一端封闭，另一端通过出水管连接所述阴极室出水口，以使阴极室内的废水经由所述出水管流到所述反应器的外部；所述阳极和所述导电性分离膜之间串联有外电阻。

进一步地，本发明还包括供氧装置，来自所述供氧装置的氧气经由阴极室进水口进入所述阴极室内。

进一步地，本发明所述供氧装置包括相互连通的曝气头和空气泵，其中，所述曝气头置于阴极室进水口处，所述空气泵置于所述反应容器外。

进一步地，本发明所述反应容器的内壁作为环形阳极室的外圈壁的内壁。

进一步地，本发明所述所述阳极室进水口设于阳极室的底部，阳极室出水口设于阳极室的顶部，所述阴极室进水口设于阴极室的底部，阴极室出水口设于阴极室的顶部。

进一步地，本发明所述阴极室由反应容器的顶部伸出，且所述反应容器的顶部与阴极室的外壁之间密封连接；所述环形阳极室的内圈壁的高度低于所述反应容器的顶部，由此在所述环形阳极室的内圈壁与反应容器的顶部之间形成所述阳极室出水口。

进一步地，本发明所述阴极室的底部高于反应容器的底部，所述阴极室进水口设于所述阴极室的底部。

进一步地，本发明所述阴极室的顶部呈敞口状，该敞口为所述阴极室出气口。

进一步地，本发明所述导电性分离膜的底端封闭，顶端通过出水管连接所述阴极室出水口。

进一步地，本发明所述阳极的体积为所述阳极室的体积的1/3～2/3。