[发明专利]微生物双源电化学污水反应器及对低C/N城市污水处理方法

说明书

本发明提供一种微生物双源电化学污水反应器及对低C/N城市污水处理方法，属于污水处理领域。本发明提供的组合式微生物双源电化学污水处理器，其特征在于包括：组合式多级生物反应池、三组MFC构成的双电源与三组MEC通过导线与二极管通过特定方法连接所构成的两组耦合生物处理系统、以及PLC自动化控制系统。

技术领域

本发明涉及组合式微生物双源电化学污水反应器以及使用该组合式微生物双源电化学污水反应器对低C/N城市污水进行处理的方法。

背景技术

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂在阴极得到电子被还原与质子结合成水。

微生物电解池(microbial electrolysis cell，MEC)是在微生物的作用下利用电化学技术将废水中的有机物化学能转化为氢能。由于其属于低能耗设备，微生物燃料电池(microbial fuel cell，MFC)所产生的电能就可以为其运行提供电源，并可通过适当通入外加电源进行调控。

膜-生物反应器(Membrane Bio-Reactor)是一种膜分离技术与生物处理技术相结合的污水处理技术，MBR主要利用膜分离设备对于大固体颗物的截留功能，因此系统内的活性污泥浓度较高，污泥龄较长，处理效果良好且同时反应器体积较小。

传统污水处理系统污水占地面积大，建筑成本高，污水处理效率低，MBR是以膜组件替代传统处理工艺中的二沉池，保持较高的污泥活性，降低污泥负荷量，减少土建用地，但传统的MBR法曝气量大，脱氮除磷效率不高。

发明内容

本发明是为了解决上述传统污水处理系统污水占地面积大，建筑成本高，污水处理效率低的问题，目的在于提供一种组合式微生物双源电化学污水反应器及对低C/N城市污水的处理方法。

本发明提供的组合式微生物双源电化学污水处理器，其特征在于包括：组合式多级生物反应池、三组微生物燃料电池构成的双电源与三组微生物电解池通过导线与二极管通过特定方法连接所构成的两组耦合生物处理系统，以及PLC半自动化控制装置。其中，组合式多级生物反应池包括第一厌氧池、第二缺氧池、第三好氧池、第四缺氧池、第五缺氧池以及第六池。耦合生物处理系统包括一号耦合生物处理系统和二号耦合生物处理系统。一号耦合生物处理系统包括第一厌氧池中的两组微生物燃料电池构成的一号电源、位于第三好氧池中的一号微生物电解池、位于第四缺氧池中的二号微生物电解池以及位于第六池中的碳材料膜反应器。二号耦合生物处理系统包括位于第二缺氧池中的二号微生物燃料电池组构成的二号电源、位于第三好氧池中的一号微生物电解池及位于第五缺氧池中的三号微生物电解池。一号电源中的第一组微生物燃料电池产生的生物电能通过铜导线和二极管接入第四缺氧池中的微生物电解池且并联第六池的碳材料膜反应器。第二组微生物燃料电池产生的生物电能通过铜导线和二极管接入第三好氧池中的微生物电解池。二号电源的微生物燃料电池产生的生物电能通过铜导线和二极管接入第三好氧池的微生物电解池且并联第五缺氧池的微生物电解池。第一厌氧池至第五缺氧池下设置搅拌设备，第三好氧池和第六池下设置曝气设备。反应池间分别通过连通口连接。反应器系统通过PLC控制。

本发明提供的组合式微生物双源电化学污水处理器，还可以具有这样的特征，其特征在于：其中，组合式多级生物反应池还包括用于污泥回流的一级回流系统和二级回流系统。一级回流系统包括连接第一厌氧池与第二缺氧池、第一厌氧池与第四缺氧池的污泥管道和设置该污泥管道中的污泥泵，二级回流系统包括连接第二缺氧池与第六池的污泥管道和设置该污泥管道中的污泥泵。