[发明专利]一种利用微生物燃料电池处理污水的系统及方法

说明书

一种利用微生物燃料电池处理污水的系统，包括阳极室、阴极室、污水缓冲池、脉动装置和磁场控制装置，污水缓冲池与原污水连通，阳极室和阴极室同心设置，阳极室设置在阴极室内部，阳极室和阴极室的上下两端均封闭设置，阳极室的底部通过管道与阴极室的底部连通，管道上设置有二级污水排水电磁阀，阴极室的底部设置有四级出水电磁阀，阳极室的顶端设置有第一泄压阀，阴极室的顶端设置有第二泄压阀，阳极室内接种有Fe₃O₄粒子；污水缓冲池通过管路与阳极室连接，脉动装置设置在污水缓冲池和阳极室之间；磁场控制装置设置在阳极室的上下两端。本发明系统温度适应性宽泛、无温室气体的排放、净化出水速率快、电压稳定、生物质材料可循环利用、成本低。

技术领域

本发明涉及一种利用微生物燃料电池处理污水的系统及方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

由于经济和人口的快速增长，城市每年产生的数量巨大的废水与垃圾。对于城市垃圾进行卫生填埋无疑是成本低、操作简单方式。然而，垃圾填埋场产生大量的渗沥液通常含有过量的营养物质和其他有害物质，如不加以处理将严重污染地下水。由于高纤维素含量和高盐度的存在使得传统的厌氧消化和好氧性污泥法无法有效地处理这些垃圾沥液。传统工艺大多受到投入大、降解不完全、污泥产量高等因素的限制，因此增加了运行成本。目前没有还没有针对于垃圾沥液处理的高效方式，因此利用多种方法进行协同处理城市垃圾沥液是污水处理技术的发展方向。

微生物燃料电池（MFC）因其兼有污水处理和发电的功能而备受关注。MFC可以在降解有机物的同时通过化学能的转化产生生物电。然而由于较低的传质效率和抑制产物的产生限制了其污水的直接利用，从而限制微生物代谢。导致微生物燃料电池不能规模化运行的主要原因有：1）阴极催化剂的高成本（Pt为代表的贵金属催化剂）；2）阴极室内不参与降解污水过程，通过额外添加氧化物来维持电压，氧化物消耗大，增大了运营成本；3）目前阳极微生物载体的难回收，增加了投入成本；4）阳极内的微生物与污水中有机物的不充分接触降低了微生物代谢速率和发电的效率；5）微生物在阳极分解有机物时产生CO2，排放了大量温室气体；6）游离的电子无法快速的传递到阳极表面；7）无法同时保证高COD去除率和较高的稳定电压，MFC的产电电压与污水中有机物含量成正比例关系，伴随着有机物被消耗电压随之下降。

发明内容

本发明为克服现有技术弊端，提供一种利用微生物燃料电池处理污水的系统及方法，利用磁场与脉动流化床相结合的阳极和藻类作为氧化物供体的阴极协同处理生活废水与垃圾沥液混合污水，该系统温度适应性宽泛、无温室气体的排放、净化出水速率快、电压稳定、生物质材料可循环利用、成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用微生物燃料电池处理污水的系统，所述系统包括阳极室、阴极室、污水缓冲池、脉动装置和磁场控制装置，所述污水缓冲池与原污水连通，所述阳极室和阴极室同心设置，所述阳极室设置在所述阴极室内部，所述阳极室和阴极室的上下两端均封闭设置，所述阳极室的底部通过管道与所述阴极室的底部连通，所述管道上设置有二级污水排水电磁阀，所述阴极室的底部设置有四级出水口，其连接的管道上设置有四级出水电磁阀，所述阳极室的顶端设置有第一泄压阀和采样口，所述阴极室的顶端设置有第二泄压阀，所述阳极室的内壁上设置有若干个通孔，所述通孔处设置有离子交换膜，阴极贴合设置在所述阳极室侧壁的外侧、位于非通孔处，阳极附着在所述阳极室侧壁的内侧、与所述阴极位置相对应，所述阳极室内接种有Fe₃O₄粒子；所述污水缓冲池通过管路与所述阳极室连接，所述脉动装置设置在所述污水缓冲池和阳极室之间；