[发明专利]一种基于藻菌共生电化学体系的污水处理装置及其方法

说明书

本发明公开了一种基于藻菌共生电化学体系的污水处理装置及其方法，其采用H型微生物燃料电池构型，阴极室与阳极室通过质子交换膜连接，阳极电极为碳毡材质，表面附着有厌氧微生物膜；阴极电极为钛镀钌铱网状电极，表面附着有微藻生物膜，中部填料附着有好氧生物膜。阴阳极之间设置有电容器，夜间微藻光合作用停止时释放白天储存的电能驱动装置运行，实现污染物的持续、高效去除以及微藻的有效回收。本发明通过耦合藻菌共生体系与微生物燃料电池，同步去除污水中的氮、磷、有机物，具有处理成本低、运行流程简单、能源利用率高的特点，克服了传统污水处理技术耗时、耗电的缺陷以及普通微生物燃料电池产电效率低、处理效能差的问题。

技术领域

本发明属于水污染控制领域，具体涉及一种基于藻菌共生电化学体系的污水处理装置及其方法。

背景技术

针对市政和工业废水处理，目前广泛采用的仍是好氧和厌氧生物处理两种方法。好氧生物处理工艺能量消耗大、运行费用高；传统的厌氧生物处理工艺运行费用低，但处理周期长、能源回收难。微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物体作为催化剂将有机物质及无机物质氧化并产生电能的装置，近年来在废水处理领域展现出较大的应用潜力，主要表现为：可利用有机废物发电、污泥产量少、能量转换效率高、节省曝气等。然而，MFC的工业化应用还面临着产电功率低、缓冲能力弱、处理效能差、阴极易极化、质子交换膜与电极易污染等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，结合厌氧、好氧反应机制，提供一种基于藻菌共生电化学体系的污水处理装置及其方法，能够高效稳定地处理污水中的氮、磷和有机物。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于藻菌共生电化学体系的污水处理装置，其包括阳极室、阴极室和微藻回收装置；

所述阳极室为密闭结构，其上部通过进水管与外部的给水装置相连通，顶部开设有能与外界连通的排气口；阳极室中固定有表面用于附着厌氧微生物膜的阳极电极，内底部设有若干搅拌桨；阳极室通过质子交换膜与透明的阴极室连通；所述阴极室中固定有表面用于附着微藻生物膜的阴极电极，内底部均匀设有曝气装置；所述阴极电极为内部填充若干填料的筒型网状电极，填料用于附着好氧微生物膜；所述阳极电极与阴极电极之间通过导线串联有可变电阻与电容器；

所述阴极室的底部通过出水管与微藻回收装置连通；微藻回收装置的底部铺设有滤网，滤网的上方设有离心搅拌器；位于滤网上方的微藻回收装置侧壁上开设有排水口，通过排水管与外部相连通。

作为优选，所述进水管上还设有水泵和进水阀门；阳极室与阴极室之间设有连接阀门，出水管上设有出水阀门。

作为优选，所述阳极电极为碳毡材质。

作为优选，所述厌氧微生物膜为地杆菌或希瓦氏菌。

作为优选，所述阴极室分别与多个阳极室并联连通，以适应不同的水质。

作为优选，所述阴极电极为钛镀钌铱电极。

作为优选，所述阴极室内设有用于监测氧含量的溶氧仪。

作为优选，所述阳极电极与阴极电极之间通过导线连接有数据采集器。

作为优选，所述阴极室的材质为有机玻璃。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述任一污水处理装置处理污水中氮、磷和有机物的方法，具体如下：

1)在所述污水处理装置使用前，将阳极室内的阳极电极上接种经有机废水厌氧处理反应器驯化后的厌氧污泥；将阴极室内的阴极电极表面上接种微藻生物膜，填料上接种好氧微生物膜；通过进水管向阳极室和阴极室内注入待处理的污水，并将阳极室作密封处理；当阳极电极和阴极电极之间的电压及污染物去除率持续稳定后，排空污水处理装置中的污水，完成生物膜的驯化过程；