本发明专利技术公开了一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置，包括基座、下腔体、上腔体、三相分离器、质子交换膜组件、恒电位仪及循环水浴锅；本发明专利技术下腔体的阳极筒用于发生厌氧氨氧化反应，上腔体的阴极筒用于硫酸盐还原反应；所述阳极筒内厌氧氨氧化产生质子和电子，其中，电子通过阳极电极、恒电位仪传递到阴极电极，在特定电压下耦合厌氧氨氧化反应过程与硫酸盐还原反应过程，质子通过质子交换膜进入上腔体以强化阴极筒内电活性硫酸盐的还原菌发生还原反应，通过电诱导调控富集电活性微生物，为厌氧氨氧化与硫酸盐还原协同处理废水的有效结合。效结合。效结合。
【技术实现步骤摘要】
一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置
[0001]本专利技术涉及生物电化学
，尤其是一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置。
技术介绍
[0002]传统的脱氮技术即硝化反硝化需要大量碳源供入，成本高且容易造成二次污染，而厌氧氨氧化技术不仅对高氨氮废水处理有着卓越的效果，在底物上也不需要有碳源的输入，底物仅为氨氮和亚硝酸盐。这比传统的脱氮技术有着明显的优势。对于污水厂、化肥厂等产生的高氨氮废水对环境有着潜在的伤害。因此，对高氨氮去除且保证绿色环保不造成二次危害的情况下，探索开发新的厌氧氨氧化技术亟待解决。目前研究兴起的微生物电化学技术是利用电活性微生物具有电子传递这一特性，通过电诱导电活性微生物富集，不仅实现对废水的氧化还原降解，并且可以自发产生电能，逐渐实现低能耗应用。厌氧氨氧化（ANAMMOX）系统在对氨氮废水降解时，anammox菌氧化产生的电子通过钛/碳毡复合电极传递到阴极，通过电诱导构建氧化还原通道将anammox菌的氧化作用同另一极的还原反应贯穿。
[0003]工业硫酸盐废水是当前工业界不可忽视的一个重要问题，其难降解、硫酸盐还原菌（SRB）对生长环境要求苛刻，难以培养。但由于其在处理高硫酸盐废水时是一种明确的还原反应，前期大量的实验已经验证了将厌氧氨氧化同硫酸盐还原具有着可行性，但对二者联合作用的条件仍有待研究。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置，本专利技术采用法兰连接的下腔体、上腔体及三相分离器构成，在下腔体及上腔体内分别设置了阳极电极及阴极电极，在下腔体与上腔体之间设置了质子交换膜组件，并在腔体外配置了恒电位仪及循环水浴锅；本专利技术下腔体的阳极筒用于发生厌氧氨氧化反应，上腔体的阴极筒用于硫酸盐还原反应；所述阳极筒内厌氧氨氧化产生质子和电子，其中，电子通过阳极电极、恒电位仪传递到阴极电极，在特定电压下耦合厌氧氨氧化反应过程与硫酸盐还原反应过程，质子通过质子交换膜进入上腔体以强化阴极筒内电活性硫酸盐的还原菌发生还原反应，通过电诱导调控富集电活性微生物，为厌氧氨氧化与硫酸盐还原协同处理废水的有效结合。
[0005]实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置，其特点包括基座、下腔体、上腔体、三相分离器、质子交换膜组件、恒电位仪及循环水浴锅；所述基座为框体件，其框体顶面的中心设有空穴、顶面的周边设有连接座；所述下腔体由阳极筒及阳极电极构成；所述阳极筒为筒状件，筒体壁上设有封闭的第一水浴夹层，筒体两端均设有连接法兰，筒体上邻近顶部与底部的侧壁上分别设有与
第一水浴夹层贯通的第一水浴出口及第一水浴进口，筒体上邻近顶部的侧壁上设有与筒体贯通的阳极腔出水口，筒体的底部设有与筒体贯通的阳极腔进水口，筒体上邻近顶部的内经设有径向收缩的第一变径段；筒体内设有阳极电极座，筒体侧壁上设有阳极导线口；所述阳极电极设于阳极电极座上，阳极电极上连接有导线，且导线由阳极导线口引出；所述上腔体由阴极筒、活性污泥颗粒隔离板及阴极电极构成；所述阴极筒为筒状件，筒体壁上设有封闭的第二水浴夹层，筒体两端均设有连接法兰，筒体上邻近顶部及底部的侧壁上分别设有与第二水浴夹层贯通的第二水浴出口及第二水浴进口，筒体上邻近底部的侧壁上分别设有与筒体贯通的阴极腔进水口及第一排气口；筒体上邻近底部的内经设有径向收缩的第二变径段；筒体内自上而下依次设有阴极电极座及隔离板座，筒体侧壁上设有阴极导线口；所述阴极电极设于阴极电极座上，活性污泥颗粒隔离板设于隔离板座上，阴极电极上连接有导线，且导线由阴极导线口引出；所述三相分离器由分离筒及端盖构成，所述分离筒为两端均设有连接法兰的筒状件，分离筒的侧壁上设有阴极腔出水口，分离筒的内经设有径向收缩的第三变径段；所述端盖上设有第二排气口，端盖与分离筒顶端的连接法兰连接；所述质子交换膜组件由质子交换膜及漏斗构成，质子交换膜的中心设有漏斗孔，漏斗的漏嘴由质子交换膜的底面向上穿插在漏斗孔内；所述下腔体经底端连接法兰与基座的连接座连接，上腔体经底端连接法兰与下腔体顶端连接法兰连接，三相分离器经底端连接法兰与上腔体顶端连接法兰连接，质子交换膜组件设于上腔体底端连接法兰与下腔体顶端连接法兰之间，质子交换膜组件上漏斗的漏嘴经软管与上腔体的第一排气口连接；所述恒电位仪设于基座外侧，恒电位仪经导线分别与下腔体的阳极电极、参比电极及上腔体的阴极电极电连接；所述循环水浴锅设于基座外侧，循环水浴锅的供水口经管路与第一水浴进口连接，第一水浴出口经管路与第二水浴进口连接，第二水浴出口经管路与循环水浴锅的回水口连接；所述下腔体阳极筒用于发生厌氧氨氧化反应，上腔体阴极筒用于硫酸盐还原反应；所述阳极筒内厌氧氨氧化产生质子和电子，其中，电子通过阳极电极、恒电位仪传递到阴极电极，在特定电压下耦合厌氧氨氧化反应过程与硫酸盐还原反应过程，质子通过质子交换膜进入上腔体以强化阴极筒内电活性硫酸盐的还原菌发生还原反应。
[0006]所述下腔体的阳极腔进水口由基座的空穴伸出。
[0007]所述阳极电极及阴极电极均选用钛/碳毡复合电极。
[0008]所述阳极腔进水口上设有蠕动泵。
[0009]所述阴极腔进水口上设有蠕动泵。
[0010]本专利技术具有以下特点：本专利技术在在下腔体及上腔体内分别设置了阳极电极及阴极电极，通过两电极相对位置的设置，使电极表面富集更充足的厌氧活性污泥，利于微生物生长，本专利技术两电极分别与恒电位仪连接，通过两电极的设置构成生物电化学协同脱氮除硫耦合的反应装置，与现
有单一的厌氧氨氧化/硫酸盐还原体系相比，本专利技术将两种分别进行氧化和还原的生物反应巧妙的通过电化学方式进行耦合，这不仅实现了定向驯化富集电活性厌氧氨氧化菌和硫酸盐还原菌，极大的提高了脱氮除硫效率；更对考察两种反应间电子传递机理的探究提供了新的思路，对厌氧电活性功能菌的定向诱导训化，培养出业界需求的功能菌种，以及工业界亟待解决的硫酸盐还原这一重大问题，提供了新的方法。
[0011]本专利技术通过质子交换膜，将下腔体与上腔体隔开，由于下腔体阳极筒内的厌氧氨氧化产生质子和电子，其中，电子通过阳极电极、恒电位仪传递到阴极电极，在特定电压下耦合厌氧氨氧化反应过程与硫酸盐还原反应过程，质子通过质子交换膜进入上腔体，以供SRB菌进行硫酸盐还原反应，强化阴极筒内电活性硫酸盐的还原菌发生还原反应，传递到上腔室阴极。
[0012]本专利技术在上腔体的顶端设置了三相分离器进行气液分离，在上腔体内的隔离板座上设置了活性污泥颗粒隔离板，三相分离器将上腔体产生的气体排出，阻挡对颗粒污泥的冲刷，活性污泥颗粒隔离板阻挡颗粒污泥的流失，以减少电活性菌的损失，缩小对上腔体空间的占用。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0014]参阅图1，本专利技术包括基座1、下腔体2、上腔体3、三相分离器4、质子交换膜组件5、恒电位仪6及循环水浴锅7。
[0015]参阅图1，所述基座1为框体件，其框体顶面的中心设有空穴、顶面的周边设有连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于生物电化学的脱氮除硫反应装置，其特征在于，它包括基座（1）、下腔体（2）、上腔体（3）、三相分离器（4）、质子交换膜组件（5）、恒电位仪（6）及循环水浴锅（7）；所述基座（1）为框体件，其框体顶面的中心设有空穴、顶面的周边设有连接座；所述下腔体（2）由阳极筒（21）及阳极电极（22）构成；所述阳极筒（21）为筒状件，筒体壁上设有封闭的第一水浴夹层（28），筒体两端均设有连接法兰，筒体上邻近顶部与底部的侧壁上分别设有与第一水浴夹层（28）贯通的第一水浴出口（282）及第一水浴进口（281），筒体上邻近顶部的侧壁上设有与筒体贯通的阳极腔出水口（24），筒体的底部设有与筒体贯通的阳极腔进水口（25），筒体上邻近顶部的内经设有径向收缩的第一变径段（23）；筒体内设有阳极电极座，筒体侧壁上设有阳极导线口（26）；所述阳极电极（22）设于阳极电极座上，阳极电极（22）上连接有导线，导线口（26）处设有一参比电极（29），且导线由阳极导线口（26）引出；所述上腔体（3）由阴极筒（31）、活性污泥颗粒隔离板（32）及阴极电极（33）构成；所述阴极筒（31）为筒状件，筒体壁上设有封闭的第二水浴夹层（35），筒体两端均设有连接法兰，筒体上邻近顶部及底部的侧壁上分别设有与第二水浴夹层（35）贯通的第二水浴出口（351）及第二水浴进口（352），筒体上邻近底部的侧壁上分别设有与筒体贯通的阴极腔进水口（39）及第一排气口（36）；筒体上邻近底部的内经设有径向收缩的第二变径段（34）；筒体内自上而下依次设有阴极电极座及隔离板座，筒体侧壁上设有阴极导线口（38）；所述阴极电极（33）设于阴极电极座上，活性污泥颗粒隔离板（32）设于隔离板座上，阴极电极（33）上连接有导线，且导线由阴极导线口（38）引出；所述三相分离器（4）由分离筒（41）及端盖（42）构成，所述分离筒（41）为两端均设有连接法兰的筒状件，分离筒（41）的侧壁上设有阴极腔出水口（37），分离筒（41）的内经设有径向收缩的第三变径段（44）；所述端盖（42）上设有第二排气口（43），端盖（42）与分离筒（41）顶端的连接法兰连接；所述质...
【专利技术属性】
技术研发人员：甄广印，陆雪琴，刘新宇，张衷译，蔡腾，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：
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