一种脱氮除磷微生物燃料电池制造技术

本发明专利技术公开了一种脱氮除磷微生物燃料电池，包括砾石层，砾石层的底部设有进水口，上部设有出水口；砾石层上种植有能够除磷的湿地植物；砾石层中设有硝化阳极、硝化阴极、反硝化阳极和反硝化阴极，硝化阳极和反硝化阳极上附着有能够分解有机物的微生物，硝化阴极上附着有能够硝化氨氮的微生物，反硝化阴极上附着有能够反硝化硝酸盐和亚硝酸盐的微生物；硝化阳极通过第一外部电路将硝化反应产生的电子传输至硝化阴极，反硝化阳极通过第二外部电路将反硝化反应产生的电子传输至反硝化阴极。本发明专利技术工艺简单，处理效果好，同时能耗与运行费用较低，使用寿命较长，维修方便。

A Microbial Fuel Cell for Nitrogen and Phosphorus Removal

【技术实现步骤摘要】
一种脱氮除磷微生物燃料电池
本专利技术涉及一种脱氮除磷微生物燃料电池，属于生微生物燃料电池

技术介绍
目前，污水脱氮除磷技术以生物法和化学沉淀法为主，但是这些技术在实际运行过程，会产生大量难以处置的污泥，而且常规的反硝化过程需要添加碳源，运行管理较麻烦。如何研究一种城市污水同步脱氮除磷处理工艺，使其工艺简单，处理效果好，同时能耗与运行费用较低，使用寿命较长，维修方便，是目前急需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种脱氮除磷微生物燃料电池，能够对污水进行脱氮除磷，降低污水处理能耗及运行成本。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：一种脱氮除磷微生物燃料电池，包括砾石层，所述砾石层的底部设有进水口，上部设有出水口；所述砾石层上种植有能够除磷的湿地植物；所述砾石层中设有硝化阳极、硝化阴极、反硝化阳极和反硝化阴极，所述硝化阳极和反硝化阳极上附着有能够分解有机物的微生物，所述硝化阴极上附着有能够硝化氨氮的微生物，所述反硝化阴极上附着有能够反硝化硝酸盐和亚硝酸盐的微生物；所述硝化阳极通过第一外部电路将硝化反应产生的电子传输至硝化阴极，所述反硝化阳极通过第二外部电路将反硝化反应产生的电子传输至反硝化阴极。进一步地，所述砾石层中还设有多孔布气管，所述多孔布气管通过导气管连接曝气泵。进一步地，所述出水口出处还连接有与进水口相连通的回流管。优选地，所述硝化阳极、硝化阴极、反硝化阳极和或反硝化阴极为不锈钢网外包导电碳毡并用不锈钢丝缝制而成的电极片。优选地，所述硝化阳极、硝化阴极与第一外部电路电连接处，和或，所述反硝化阳极、反硝化阴极与第二外部电路电连接处涂覆有用于密封防腐的玻璃胶。进一步地，所述第一外部电路和或第二外部电路包括两端引出有导线的电阻，所述电阻通过导线与相应电极电连接。优选地，所述砾石层的厚度为80~100cm，砾石的粒径为8~10cm。优选地，所述硝化阳极、反硝化阳极、反硝化阴极、硝化阴极从下至上依序设置，各电极相互平行。优选地，，所述硝化阳极与反硝化阳极的距离为3~5cm；反硝化阳极与反硝化阴极的距离为20~25cm；反硝化阴极与硝化阴极的距离为20~25cm。优选地，所述湿地植物为美人蕉、千屈菜、菖蒲中一种、两种或多种组合。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过运用能够除磷的湿地植物、能够分解有机物的微生物、能够硝化氨氮的微生物和能够反硝化硝酸盐和亚硝酸盐的微生物,同时对水里的有机物、氨氮物质、硝酸盐和亚硝酸盐进行有效处理，同时在上述处理过程，没有用到外接能源，处理过程是系统自发产生的，所以大大减少了能耗。附图说明图1是根据本专利技术实施例提供的一种脱氮除磷微生物燃料电池的结构示意图。图中：1、进水口；2、出水口；3、硝化阳极；4、反硝化阳极；5、反硝化阴极；6、硝化阴极；7a、7b:电阻；8a、8b：导线；9、砾石层；10、湿地植物；11、曝气泵；12、导气管；13、多孔布气管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，硝化阳极3、反硝化阳极4、反硝化阴极5、硝化阴极6从下至上依序设置，各电极相互平行，砾石层9上方种植湿地植物10，多孔布气管13设置在湿地植物10和硝化阴极6之间，硝化阳极3、硝化阴极6、反硝化阳极4和反硝化阴极5为不锈钢网外包导电碳毡并用不锈钢丝缝制而成的电极片。待处理的污水从系统下方地进水口1进入系统，以升流式垂直流方式，在砾石层9的缓冲作用下，污水缓慢地向上流动，依次经过硝化阳极3、反硝化阳极4、反硝化阴极5、硝化阴极6，通过硝化阳极4和反硝化阳极5上附着的微生物对污染水体中有机物进行分解，过程中产生的电子经各自的外电路传递到阴极，通过反硝化阴极5上附着的微生物对污染水体中的硝酸盐和亚硝酸盐进行反硝化去除，通过硝化阴极6上附着的微生物对污染水体中的氨氮进行硝化，污水继续向上流动，此时位于砾石层顶部的湿地植物10吸收污水中的磷加以去除。用于连通硝化阳极3、硝化阴极6的第一外部电路包括：电阻7a和从电阻7a两端引出的导线8a，用于连通反硝化阳极4、反硝化阴极5的第二外部电路包括：电阻7b和从电阻7b两端引出的导线8b，电阻7a、7b均用于防止短路。硝化阳极3、硝化阴极6、反硝化阳极4、反硝化阴极5与外部电路的电连接处涂覆有用于密封防腐的玻璃胶。出水口2出处还连接有与进水口1相连通的回流管(图中未示出)。通过出水口2将处理后的水导出并部分导入进水口1回流，进一步对污染水体进行氮磷去除。为了进行充分有效的化学反应，应当设置硝化阳极3与反硝化阳极4的距离为3~5cm，优选：5cm；反硝化阳极4与反硝化阴极5的距离为20~25cm，优选：25cm；反硝化阴极5与硝化阴极6的距离为20~25cm，优选：25cm。多孔布气管13设置在湿地植物10和硝化阴极6之间，一方面是为了硝化所需的空气，另一方面有利于湿地植物10的生长。为了很好的起到缓冲污水的作用，砾石层的厚度为80~100cm，优选：100cm；砾石的粒径为8~10cm，优选：8cm。湿地植物10可以为美人蕉、千屈菜、菖蒲中一种、两种或多种组合。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱氮除磷微生物燃料电池，其特征在于，包括砾石层，所述砾石层的底部设有进水口，上部设有出水口；所述砾石层上种植有能够除磷的湿地植物；所述砾石层中设有硝化阳极、硝化阴极、反硝化阳极和反硝化阴极，所述硝化阳极和反硝化阳极上附着有能够分解有机物的微生物，所述硝化阴极上附着有能够硝化氨氮的微生物，所述反硝化阴极上附着有能够反硝化硝酸盐和亚硝酸盐的微生物；所述硝化阳极通过第一外部电路将硝化反应产生的电子传输至硝化阴极，所述反硝化阳极通过第二外部电路将反硝化反应产生的电子传输至反硝化阴极。

【技术特征摘要】
1.一种脱氮除磷微生物燃料电池，其特征在于，包括砾石层，所述砾石层的底部设有进水口，上部设有出水口；所述砾石层上种植有能够除磷的湿地植物；所述砾石层中设有硝化阳极、硝化阴极、反硝化阳极和反硝化阴极，所述硝化阳极和反硝化阳极上附着有能够分解有机物的微生物，所述硝化阴极上附着有能够硝化氨氮的微生物，所述反硝化阴极上附着有能够反硝化硝酸盐和亚硝酸盐的微生物；所述硝化阳极通过第一外部电路将硝化反应产生的电子传输至硝化阴极，所述反硝化阳极通过第二外部电路将反硝化反应产生的电子传输至反硝化阴极。2.根据权利要求1所述的脱氮除磷微生物燃料电池，其特征在于，所述砾石层中还设有多孔布气管，所述多孔布气管通过导气管连接曝气泵。3.根据权利要求1所述的脱氮除磷微生物燃料电池，其特征在于，所述出水口出处还连接有与进水口相连通的回流管。4.根据权利要求1所述的脱氮除磷微生物燃料电池，其特征在于，所述硝化阳极、硝化阴极、反硝化阳极和或反硝化阴极为不锈钢网外包导电碳毡并用不锈钢丝缝制而成的电极片。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张语航，邱梦雅，董跃，窦智，赵燕荣，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32