【技术实现步骤摘要】
一种基于零价铁的同步脱氮除磷微生物燃料电池及脱氮除磷方法
本专利技术涉及燃料电池
,具体涉及一种基于零价铁的同步脱氮除磷微生物燃料电池及脱氮除磷方法。
技术介绍
目前,我国水体有机物含量得到有效控制,氮磷污染上升为主要环境问题。传统反硝化技术多采用有机物作为电子供体,传统生物除磷技术也需要有机物作为生物摄磷的能源物质。对于低C:N:P比废水的处理,额外添加有机物不仅增加投资成本,易造成二次污染,同时加大温室气体的排放。探寻针对低C:N:P比废水的新型脱氮除磷技术意义重大。铁和铁盐是水处理过程中应用广泛的药剂,包括零价铁、二价铁盐和三价铁盐等。零价铁价格低廉、来源丰富、且具有更强的供电子潜能。利用零价铁作为反硝化电子供体,产生的二价铁用于废水除磷同时生成蓝铁矿,不仅可实现水体的同步脱氮除磷,还可实现水体中磷资源的回收再利用。然而零价铁作为反硝化电子供体,产生的二价铁不稳定,极易被氧化为三价铁或是以铁氧化物的形式堆积在微生物细胞表面,丧失除磷功能;即便少量溶解性二价铁与磷酸盐反应生成蓝铁矿,但蓝铁矿吸附于微生物表面,难以实现蓝铁矿的分离。如何提取零价铁脱氮产物二价铁,并将其单独运用于除磷是基于零价铁的同步脱氮除磷技术的关键所在。
技术实现思路
本专利技术针对我国废水低C:N:P比现状,提出一种基于零价铁的同步脱氮除磷微生物燃料电池及脱氮除磷方法,本专利技术利用铁碳电极实现电子从阳极向阴极的转移,产生电能供回收利用;铁阳极失去电子,生成的溶解性二价铁与磷酸盐反应生成蓝铁矿,实现废水中磷资源的去除和回收;碳阴极得到电子,碳阴极表面的反硝化生物膜利用该电子将硝酸盐 ...
【技术保护点】
1.一种基于零价铁的同步脱氮除磷微生物燃料电池,其特征在于,包括阳极室和阴极室,阳极室和阴极室内分别填充有产电基质和耗电基质,阳极室上从上至下依次设有阳极室进水口(6)、阳极室出水口(3)和阳极产物排出口(1),阳极室中,阳极室进水口(6)与阳极室出水口(3)之间的部分为阳极室反应区(4),阳极室反应区(4)设有阳极电极(5),阳极电极(5)材质为零价铁,且处于产电基质液面以下;阴极室上从上至下依次设有排气口(17)、阴极室进水口(16)、阴极室出水口(12)和阴极生物膜排出口(10),阴极室中,阴极室进水口(16)和阴极室出水口(12)之间的部分为阴极室反应区(13),阴极室反应区(13)设有阴极电极(15),阴极电极(15)上附着有具有脱氮功能阴极生物膜(14),阴极电极(15)处于耗电基质液面以下;阳极室反应区(4)与阴极室反应区(13)通过管路连通,管路中设有质子交换膜(18)。
【技术特征摘要】
1.一种基于零价铁的同步脱氮除磷微生物燃料电池,其特征在于,包括阳极室和阴极室,阳极室和阴极室内分别填充有产电基质和耗电基质,阳极室上从上至下依次设有阳极室进水口(6)、阳极室出水口(3)和阳极产物排出口(1),阳极室中,阳极室进水口(6)与阳极室出水口(3)之间的部分为阳极室反应区(4),阳极室反应区(4)设有阳极电极(5),阳极电极(5)材质为零价铁,且处于产电基质液面以下;阴极室上从上至下依次设有排气口(17)、阴极室进水口(16)、阴极室出水口(12)和阴极生物膜排出口(10),阴极室中,阴极室进水口(16)和阴极室出水口(12)之间的部分为阴极室反应区(13),阴极室反应区(13)设有阴极电极(15),阴极电极(15)上附着有具有脱氮功能阴极生物膜(14),阴极电极(15)处于耗电基质液面以下;阳极室反应区(4)与阴极室反应区(13)通过管路连通,管路中设有质子交换膜(18)。2.根据权利要求1所述的一种基于零价铁的同步脱氮除磷微生物燃料电池,其特征在于,阳极室和阴极室均为中空结构,上端均设有密封法兰(8),密封法兰(8)上可拆卸连接有密封盖(7),阳极电极(5)悬挂于阳极室的密封盖(7),并处于阳极室反应区(4)的中部,阳极电极(5)上连接有外接导线(19),外接导线(19)的一端延伸至阳极室的外部;阴极电极(15)悬挂于阴极室的密封盖(7),并处于阴极室反应区(13)的中部,阴极电极(15)上连接有外接导线(19),外接导线(19)的一端延伸至阳极室的外部。3.根据权利要求2所述的一种基于零价铁的同步脱氮除磷微生物燃料电池,其特征在于,排气口(17)设置于阴极室的密封盖(7)上,阳极室和阴极室的密封盖(7)上均设置有外接导线口(9),阳极电极(5)上连接的外接导线(19)和阴极电极(15)上连接的外接导线(19)从外接导线口(9)处分别延伸至阳极室的外部和阴极室的外部。4.根据权利要求2所述的一种基于零价铁的同步脱氮除磷微生物燃料电池,其特征在于,阳极室和阴极室的下端分别在阳极室出水口(3)下部和阴极室出水口(12)下部设置有阳极产物收集斗(2)和脱落生物膜收集斗(11),阳极产物排出口(1)和阴极生物膜排出口(10)分别设置在阳极产物收集斗(2)和脱落生物膜收集斗(11)的下部。5.根据权利要求4所述的一种基于零价铁的同步脱氮除磷微生物燃料电池,其特征在于,阳极产物收集斗(2)和脱落生物膜收集斗(1...
【专利技术属性】
技术研发人员:王茹,王晨,刘梦瑜,袁林江,
申请(专利权)人:西安建筑科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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