[发明专利]一种抽屉式生物滤池耦合微生物燃料电池复合系统

说明书

本发明公开了一种抽屉式生物滤池耦合微生物燃料电池复合系统，包括：第一蠕动泵，与储水箱通过进水管连接；第一流量计，与蠕动泵连接，用于记录废水的流速；水槽，与第一流量计通过进水管连通；微生物燃料电池模块，包括与水槽相邻设置的微生物燃料反应池、设置于微生物燃料反应池内并且通过铜丝相互连接的多组阳极板和阴极板以及与多组阳极板和阴极板之间通过导线连接的储能装置；微生物滤池模块，包括与微生物燃料反应池相邻的依次排列的三个微生物反应池、设置于每个微生物反应池内的多个相互叠加的抽屉以及放置于多个抽屉内的填料；备用池，与第三个微生物反应池相邻设置，备用池底部设有净水出水口；以及水箱，与净水出水口通过净水管连通。

技术领域

本发明属于环境工程污水处理领域，具体涉及一种抽屉式生物滤池耦合微生物燃料电池复合系统。

背景技术

在我国，每年用于污水处理设施的能耗已经达到全国总用电量的1％。根据相关的调查，我国污水处理厂的平均能耗为0.29Kwh/m³,相当于发达国家20世纪末或更早时期的能耗水平。与发达国家相比，我国城市污水处理厂工艺落后，设备陈旧的老厂居多，能耗过大，节能问题十分突出。除了能耗问题之外，随着对出水水质越来越严格的要求和公众环保意识的逐步增强，迫使我国政府制定污水处理和排放标准，涉及的水质指标越来越严。国家实施的《城镇污水处理厂污染物排放标准》对其中几项指标(COD、SS、TN)的要求更加严格。这导致现有污水处理厂必须面临着处理工艺的改造和出水水质的改善问题。因此，迫切需要通过综合性的探索开发，研究推广污水处理新技术、新工艺来解决城镇污水处理厂出水COD、SS、TN指标的未达标排放问题，开展基于节能理念的污水处理的研究迫在眉睫。

微生物燃料电池(Microbial fuel cell，简称MFC)是一种通过微生物的催化和代谢过程将有机物中的化学能转化为电能的装置，它具有高效降解有机污染物、产生清洁能源电能、污泥产量低等诸多优点。但是存在一些问题限制了其大规模实际应用：a.为了提高系统的功率输出，阴极多采用昂贵的铂碳阴极，导致运行成本增加；b.微生物燃料电池都是通过与电阻的连接来回收电能，因此产生的能量基本上通过热能的形式散发掉，并未有效地回收利用；c.微生物燃料电池是一种基于厌氧过程和好氧工艺的处理技术，在出水水质上优于厌氧工艺但是与好氧工艺的处理效率仍然存在着差距。因此，利用微生物燃料电池的优势，开发新的组合工艺来解决更加严格出水标准问题迫在眉睫。

城镇污水由于低碳氮比，导致生物处理碳源不足，出水水质不能满足更加严格的标准，传统污水脱氮处理工艺面临极大的挑战。传统的生物脱氮是通过添加甲醇、葡萄糖等液态碳源进行反硝化的研究探索，但投加这些碳源易造成碳源投加不足或过量，不仅增加反硝化成本，系统运行复杂且二次污染问题比较突出。近年来，研究者们积极寻找无毒、廉价的固态碳源来代替传统碳源。因此，廉价并可持续释放碳源的固态有机碳源来代替传统碳源的研究已成为新的热点。这种可持续释放碳源的固态有机碳源在装置运行的过程中，释碳量会逐渐较少，最终会导致填料失效；浸泡过后的溶液显酸性，影响反硝化效果。而且传统的生物滤池更换填料会花费大量人力物力，而且麻烦不便，增加运行成本。

由农业废弃物、吸附碱性矿物质作为吸附层以及粘性材料作为支撑，通过共混和包裹而成的复合碳源材料是反硝化处理过程中的理想碳源。其特性包括原料廉价易得且可有效的吸附截留氮素及其色度、降低浸出液的酸性，减少二次污染并营造出有利于反硝化的生活条件，改良后的复合材料具备工程应用前景。所以研究和推广新的污水处理工艺和设备以及相应的控制措施来解决这些技术问题很有必要。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种抽屉式生物滤池耦合微生物燃料电池复合系统。