[发明专利]一种连续流湿地型微生物燃料电池反应器污水处理装置

说明书

本发明涉及一种连续流湿地型微生物燃料电池反应器污水处理装置，该装置包括由下至上依次设置的水解酸化池(3)，阳极室(6)和人工湿地阴极室，所述的阳极室(6)内填充有厌氧颗粒污泥和颗粒活性炭组成的填料，填料内设有阳极电极(7)，所述的人工湿地阴极室内填充有颗粒活性炭，其中设有阴极电极(10)，所述的阳极电极(7)与阴极电极(10)通过电阻(13)连接；待处理污水从底部经过水解酸化池(3)水解酸化后进入阳极室(6)，发生反应后从顶部流出进入人工湿地阴极室，净化污水的同时产电。与现有技术相比，本发明具有加工工艺简单，使用方法简单，适合各类污水处理使用等优点。

技术领域

本发明涉及环境工程及水处理工程领域，尤其是涉及一种连续流湿地型微生物燃料电池反应器污水处理装置。

背景技术

随着经济和社会的快速发展，解决日益严重的环境污染问题和探寻新的能源是人类社会能够完成可持续发展的两大根本性问题，也是当今世界的两大焦点问题。微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)技术将这两个问题有效地联系在一起，己引起广泛关注。

污水中的有机物在产电菌的作用下被分解利用同时产生电能，完成污水处理的同时实现电能的回收。在阳极室中，有机底物在微生物的催化作用下分解为碳氧化物(如CO₂)等小分子，同时释放电子和质子。电子通过外电路传递到阴极，质子通过质子交换膜传递到阴极，二者在阴极电极上与电子受体(如O₂)结合，发生还原反应(如生成水)。

水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，主要包括工业污染源、农业污染源和生活污染源三大部分。人工湿地的投资和运行费用相对较低和易维护，对污水的处理效果好，适用范围广；可缓冲水力负荷和污染负荷的冲击；绿化环境的功能。常规的人工湿地的缺点是占地面积相对较大，大约是传统污水处理工艺的2-3倍左右，容易产生淤积、堵塞等现象。

本发明是在对人工湿地多年研究的基础上，结合MFC技术提出的将人工湿地水质净化与MFC产电合二为一的新探索。在污水治理的同时实现能源化利用，该系统的是一套复合式生态型MFC。

生物阴极型MFC是指用微生物代替Pt等非生物催化剂，实现电子从阴极向最终电子受体传递的微生物燃料电池。好氧生物阴极主要是以氧气、二氧化锰和三价铁等为直接电子受体。厌氧生物阴极型主要是以硝酸盐、硫酸盐、二氧化碳作为终端电子受体。Virdis等采用好氧生物阴极同步实现了废水脱氮与产电，最终脱氮率达到了86.9％以上。高雄英等采用双室MFC反应器，考察了不同初始Cr(VI)浓度下化学阴极与生物阴极MFC的产电及Cr(VI)去除情况。结果表明，在各Cr(VI)浓度梯度(20,28,32,36,40,44mg/L)下生物阴极MFC的产电及Cr(VI)去除性能均较化学阴极MFC更优，生物阴极最大输出电压为180.1mV，是化学阴极的1.3倍。

生物阴极不需要昂贵的金属催化剂，阴极微生物能够通过自我繁殖维持稳定的催化能力即提高MFC的稳定性，且微生物在阴极中的新陈代谢会产生有价值的新产物或去除某些污染物，具备替代化学阴极的潜力。

本发明是针对现有微生物燃料电池反应器和工艺的不足，对MFC构型和工艺进行了适当的改进和完善，将采用人工湿地型生物阴极的材料选择和优化设计，提高处理效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种加工工艺简单，使用方法简单，适合各类污水处理使用的连续流湿地型微生物燃料电池反应器污水处理装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：