[发明专利]一种一体化铁基除污和资源回用微生物燃料电池及污水处理方法

说明书

本发明公开了一种一体化铁基除污和资源回用微生物燃料电池及污水处理方法，电池的阴极室套设在阳极室内部，阴极室内设置有阴极，阴极的表面附着有反硝化生物膜，连接有电导线，阴极室的下部设置有阴极室进水口，上端设置有三相分离器，阴极室的侧壁上还设置有与阳极室进行质子交换的质子交换膜；阳极室内固定设置有空心柱状的阳极室内置挡板，阳极室内置挡板的外表面与阳极室的内表面之间具有流液间隙；阳极室内置挡板套设于阴极室和三相分离器的外周；阳极室内设有铁质的阳极，阳极设置于阴极室与阳极室内置挡板之间，阳极上连接有电导线，本发明实现了微生物燃料电池阴极和阳极的一体化，减少了微生物燃料电池的占地面积，降低了工程投资成本。

技术领域

本发明属于污水处理及燃料电池技术领域，具体涉及一种一体化铁基除污和资源回用微生物燃料电池及污水处理方法。

背景技术

据2018年我国生态环境部发布的《关于加强固定污染源氮磷污染防治的通知》，我国水污染防治形势面临新的变化，氮磷成为重点湖泊、近岸海域、长江经济带地表水等的首要污染物，氮磷污染防治成为流域水质改善的重大瓶颈。

传统的生物脱氮技术需要额外添加有机物作为反硝化电子供体，传统的化学除磷技术则需要添加铁盐、铝盐等作为除磷絮凝剂。额外添加某种物质以实现水体中原有污染物的去除，都将使得废水处理成本增高，且极易因添加过量而造成二次污染。

据报道，世界范围内磷资源匮乏。就我国而言，2003年底保有磷矿储量18.9亿吨，折标矿12亿吨，2003年磷矿实际消费量4500万吨。且不说每年的磷矿实际消费量在大幅增加，保守估计，目前的磷矿储量只够我们开采到2030年。并且我国磷矿多为中低品矿，开采难度大，磷矿损失严重，磷矿保证程度低。

面对环境污染和资源短缺的双重压力，传统高能耗、高投资、低产出甚至无产出的废水处理技术已难以满足可持续发展的要求。如何将废水治污与资源回用相结合，建立新型水处理技术已成为当下之势。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种一体化铁基除污和资源回用微生物燃料电池及污水处理方法，本发明采用“内套”模式实现微生物燃料电池阴极和阳极的一体化，减少了微生物燃料电池的占地面积，降低了工程投资成本。

为了实现上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种一体化铁基除污和资源回用微生物燃料电池，包括阳极室和阴极室，阴极室套设在阳极室内部，阴极室和阳极室内均填充有用于发电的废水；

阴极室内设置有阴极，阴极的表面附着有反硝化生物膜，阴极上连接有电导线；

阴极室的下部设置有阴极室进水口，上端设置有三相分离器，阴极室的侧壁上还设置有与阳极室进行质子交换的质子交换膜；

阳极室内固定设置有空心柱状的阳极室内置挡板，阳极室内置挡板的外表面与阳极室的内表面之间具有流液间隙；阳极室内置挡板套设于阴极室和三相分离器的外周，阳极室内置挡板的上端高于三相分离器液固分离区的顶部，且低于三相分离器气液分离区的排气口；

阳极室内设有铁质的阳极，阳极设置于阴极室与阳极室内置挡板之间，阳极上连接有电导线，阳极室的上部设置有阳极室出水口，阳极室出水口的水平高度低于阳极室内置挡板上端所在水平高度。

阴极室的下端设置有阴极室排泥口，阴极室排泥口低于阴极室进水口，阴极室排泥口从阳极室穿出，阴极室排泥口与阳极室之间密封连接。

阴极为碳毡质的阴极，包括两块碳毡，两块碳毡互成90°相互连接，阴极的横截面为十字形。

所述离子交换膜的形状为环状，阴极室通过若干段有机玻璃环和若干段离子交换膜相间连接而成。

三相分离器液固分离区顶部一周设置有阴极室溢流堰，阴极室溢流堰的顶部低于阳极室内置挡板的上端。