[发明专利]一种微生物电解脱盐池反应器装置

说明书

本发明涉及一种微生物电解脱盐池反应器装置，属于废水生物处理技术领域，包括阳极室和阴极室，阳极室和阴极室之间设置有1组或多组离子交换膜膜对，阳极室内设置有生物碳毡电极，阳极室有产电微生物，阴极室内设置有不锈钢网电极，生物碳毡电极通过导线经外电压与不锈钢网电极连接，阳极室和阴极室采用硅胶管连接形成闭合回路；离子交换膜膜对包括阳离子交换膜和阴离子交换膜，离子交换膜对中相邻两种离子交换膜之间有腔室隔开，形成产品室，产品室利用硅胶管形成闭合回路。本发明在保证污水得到处理的同时可以从中回收氮磷等资源，并且能够不用额外的加入缓冲液，实现电极室pH的稳定，克服传统MEC加入缓冲液引起的二次污染的缺点。

技术领域

本发明涉及一种微生物电解脱盐池反应器装置，属于废水生物处理技术领域。

背景技术

由于人类对水环境使用率低，并且缺乏管理，因而产生了大量的污水，过度的开采使得淡水资源和磷等矿物资源短缺成为全球面临的两个主要挑战。在实现污水处理回用的同时达到资源回收则被认为是一种能同时解决这两个问题的重要途径。然而，目前的城市污水处理能耗非常高，在活性污泥处理系统中，曝气是污水处理厂中必不可少的过程，占据能量消耗的最大份额，约为污水处理厂能量消耗的45％-75％，同时产生大量的剩余污泥。一些新式污水深度处理技术则由于高成本，复杂的前处理过程，吸附剂易被污染等问题在实际应用中受限。因此，开发一种低能耗的污水处理工艺，在实现污水回用的同时回收氮磷等资源将是一件非常有意义的事情。

生物电化学系统(BES技术)可在有效处理废弃物或生物质的同时，回收电能、生产高附加值产品、实现脱盐等，是解决能源危机和环境污染问题的有效手段之一。在传统双室微生物电解池(Microbial Electrolysis Cell，MEC)中，生长在阳极表面的产电微生物氧化有机物，产生的质子通过离子交换膜进入阴极室与电子结合产生氢气，但是膜的存在会导致阴极发生水解离反应，形成酸性阳极(acidic anode)和碱性阴极(basic cathode)。在之前的研究中，阳极酸化会降低产电微生物活性，为了控制反应器的pH，传统的pH调节方法是加入磷酸盐缓冲溶液(buffer solution)，这样会造成二次污染。

微生物电解脱盐池(MEDC)的出现使得BES技术在实现产氢的同时对海水和含盐污水进行脱盐，是一种兼具解决水污染和资源回收潜力的有效污水治理手段。传统的MEDC中，阴极室和阳极室没有用硅胶管连接，没有形成电极室内溶液的循环，系统可能因电极反应和缺乏缓冲溶液导致酸性阳极和碱性阴极造成系统体系PH失衡，影响反应器内微生物的正常生长。

发明内容

本发明提供一种微生物电解脱盐池反应器(MEDC)装置，在保证污水得到处理的同时可以从中回收氮磷等资源，并且能够不用额外的加入缓冲液，实现电极室pH的稳定，克服传统MEC加入缓冲液引起的二次污染的缺点。

本发明提供一种微生物电解脱盐池反应器装置，包括阳极室和阴极室，所述阳极室和阴极室之间设置有1组或多组离子交换膜膜对(IEMs膜对)，所述阳极室内设置有生物碳毡电极，所述阳极室有产电微生物，所述阴极室内设置有不锈钢网电极，所述生物碳毡电极通过导线经外电压与不锈钢网电极连接，所述阳极室和阴极室采用硅胶管连接形成闭合回路；

所述离子交换膜膜对包括靠近阳极室的阳离子交换膜(CEM)和靠近阴极室的阴离子交换膜(AEM)，所述离子交换膜对中相邻两种离子交换膜之间有腔室隔开，形成产品室，所述产品室利用硅胶管形成闭合回路。

根据本发明优选的，所述生物碳毡电极中的生物碳毡是使用污水处理厂的厌氧污泥和实验室运行的成熟微生物燃料电池出水进行混合接种的生物碳毡。

根据本发明优选的，所述产品室利用硅胶管外接蓝口瓶形成闭合回路。

根据本发明优选的，所述不锈钢网电极未做任何催化处理，所述不锈钢网电极的面积为10～20cm²，优选为16cm²，目数为50～200目，优选为100目。