[发明专利]膜曝气生物膜与生物电化学耦合系统及其应用

权利要求书

1.膜曝气生物膜与生物电化学耦合系统，该系统包括阳极室、阴极室以及设置在阳极室与阴极室之间的分隔膜(3)，其特征在于，还包括设置在阴极室的膜曝气生物膜(4)、与膜曝气生物膜(4)连接的外部供氧单元(5)以及将阳极室与阴极室相连通的外接管路(14)，所述的阳极室、阴极室中分别设有生物阳极电极(8)及生物阴极电极(9)，并且所述的生物阳极电极(8)通过外接电路(7)与生物阴极电极(9)连接所述的阳极室包括阳极反应腔室(1)以及竖直设置在阳极反应腔室(1)中的生物阳极电极(8)，并且所述的阳极反应腔室(1)的下部设有阳极进水口(10)，上部设有阳极出水口(11)，所述的阴极室包括阴极反应腔室(2)以及竖直设置在阴极反应腔室(2)中的生物阴极电极(9)，并且所述的阴极反应腔室(2)的下部设有阴极进水口(12)，上部设有阴极出水口(13)，所述的生物阳极电极(8)包括阳极电极以及负载在阳极电极上的厌氧型微生物，所述的生物阴极电极(9)包括阴极电极以及负载在阴极电极上的缺氧型微生物，所述的膜曝气生物膜上附着生长好氧硝化菌形成生物膜，在膜曝气生物膜表面可实现氨氮的硝化反应，生成硝酸盐和亚硝酸盐；

所述的膜曝气生物膜为硅橡胶致密膜、疏水性微孔膜或表面改性膜中的一种；

所述的表面改性膜所采用的表面改性的方法包括表面活性剂涂覆、表面化学处理、放射性辐照改性、紫外光辐照改性或等离子体改性；

所述的膜曝气生物膜在保持气体分压低于泡点的情况下，向阴极反应腔室内曝气供氧，进而实现无泡曝气。

2.根据权利要求1所述的膜曝气生物膜与生物电化学耦合系统，其特征在于，所述的阳极出水口(11)通过外接管路(14)与阴极进水口(12)相连通，并且所述的外接管路(14)上设有蠕动泵(6)。

3.根据权利要求1所述的膜曝气生物膜与生物电化学耦合系统，其特征在于，所述的阳极电极与阴极电极的电极材料为碳材料，所述的碳材料为碳纸、碳布、碳毡、石墨毡或石墨板中的一种。

4.根据权利要求1所述的膜曝气生物膜与生物电化学耦合系统，其特征在于，所述的膜曝气生物膜(4)为硅橡胶致密膜、疏水性微孔膜或表面修饰膜中的一种。

5.根据权利要求1所述的膜曝气生物膜与生物电化学耦合系统，其特征在于，所述的外部供氧单元(5)包括依次与膜曝气生物膜(4)连接的压力表(51)、气流调节阀(52)以及空气压缩机(53)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的膜曝气生物膜与生物电化学耦合系统，其特征在于，所述的分隔膜(3)为阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的一种，所述的外接电路(7)为设有可调电阻(71)的外接电路(7)，并且所述的可调电阻(71)的两端连接有电压数据采集器。

7.如权利要求1所述的膜曝气生物膜与生物电化学耦合系统的应用，其特征在于，用于处理含氮的有机废水。