一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化-反硝化的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化

【技术实现步骤摘要】
一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
‑
反硝化的装置


[0001]本专利技术涉及废水生物处理
，具体涉及一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
‑
反硝化的装置。

技术介绍

[0002]在污水处理领域，微生物燃料电池可将废水中的有机物转化为电能，与现有的其它利用有机物产能技术相比，不仅具有高的能量转化效率和适应性，还有广泛的应用前景。
[0003]目前，在城市污水处理提标改造的过程中，系统总氮的去除是亟需解决的关键问题。厌氧氨氧化工艺及其耦合工艺在污水脱氮领域得到越来越多的重视和应用推广，但是由于污水中的氮素主要以氨氮和硝氮的形式存在，因此厌氧氨氧化工艺通常需要依赖亚硝化和短程反硝化过程来提供亚硝氮，形成了亚硝化
‑
厌氧氨氧化、短程反硝化
‑
厌氧氨氧化、亚硝化
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厌氧氨氧化
‑
反硝化等多种耦合工艺。上述工艺在低碳氮比的高浓度氨氮废水处理中得到了成功实践，但是在市政污水处理的过程中仍存在诸多问题，例如运行不稳定，能耗高，出水总氮含量偏高等。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是，提供一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
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反硝化的装置，该装置利用微生物燃料电池MFC降解有机物所产生的电能驱动微生物电化学反应器MEC，同时利用电驱动厌氧氨氧化
‑
反硝化技术对废水中的氮元素进行脱除，产生能回收利用的电能。
[0005]为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
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反硝化的装置，包括微生物燃料电池和微生物电化学反应器；其中，所述微生物燃料电池包括第一碳刷电极、碳布电极、第一出水口；所述微生物电化学反应器包括第二碳刷电极、铂网电极、第二进水口，所述第二进水口通过进水管道与第一出水口相连接，所述第二碳刷电极与碳布电极耦合相连，所述铂网电极与第一碳刷电极通过串联电阻形成回路。
[0006]进一步的，所述第一碳刷电极位于微生物燃料电池的内部，所述碳布电极位于微生物燃料电池的侧面；第一出水口位于微生物燃料电池的上部，第一进水口位于微生物燃料电池的下部。
[0007]进一步的，所述微生物燃料电池中，还包括第一转子和第一取样口，其中，所述第一转子位于微生物燃料电池的内部且设置在第一碳刷电极下方，所述第一取样口位于微生物燃料电池的顶部。
[0008]进一步的，所述第二碳刷电极、铂网电极位于微生物电化学反应器的内部；第二出水口位于微生物电化学反应器的上部，第二进水口位于微生物电化学反应器的下部。
[0009]进一步的，所述微生物电化学反应器中，还包括Ag/AgCl参比电极、第二转子、数据采集器、第二取样口，其中，所述Ag/AgCl参比电极和第二转子位于微生物电化学反应器的内部，且第二转子设置在第二碳刷电极下方，所述第二碳刷电极一侧为铂网电极，另一侧为
Ag/AgCl参比电极，该Ag/AgCl参比电极与数据采集器相连；所述数据采集器和第二取样口位于微生物电化学反应器的顶部。
[0010]更进一步的，所述微生物燃料电池为空气阴极微生物燃料电池，有效容积可以为350mL，阳极材料为碳刷，阴极材料为碳布，接种的污泥为厌氧污泥；第一碳刷电极由于较大的比表面积能提供微生物的附着点形成稳定的生物膜。
[0011]更进一步的，所述微生物燃料电池中，启动底物的COD初始浓度为400
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800mg/L，启动底物的pH值为7.5
±
0.2，所述启动底物包括葡萄糖、氯化钾、氯化铵、磷酸盐缓冲液、痕量矿物质和维他命，其中，葡萄糖的COD为400
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800mg/L，氯化钾的浓度为0.11
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0.15g/L，氯化铵的浓度为0.25
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0.35g/L，痕量矿物质的浓度为11.5
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13.5mM/L，维他命的浓度为4
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6mM/L。
[0012]作为更进一步的，所述微生物电化学反应器中，微生物电化学反应器的有效容积可以为500mL，工作电极为碳刷，对电极为铂网，两电极间距为0.8
‑
1.2cm，参比电极为Ag/AgCl，接种的污泥为厌氧氨氧化絮状污泥；第二碳刷电极由于较大的比表面积能提供微生物的附着点形成稳定的生物膜。
[0013]作为更进一步的，所述微生物电化学反应器中，启动底物的氨氮初始浓度为35
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70mg/L，启动底物的pH值为7.0
±
0.2。
[0014]本专利技术由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：
[0015]1、微生物燃料电池可以完成90％以上的除碳过程，并为微生物电化学反应器提供稳定的电压输出，用于维持电驱动厌氧氨氧化过程。
[0016]2、电驱动厌氧氨氧化
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反硝化过程可以将氨氮直接转化为氮气，并产生微量的硝氮，有效降低出水总氮排放。
[0017]3、在低能耗的条件下实现高效脱氮除碳，还可以产生能回收利用的电能。
附图说明
[0018]图1为一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
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反硝化的装置的结构示意图。
[0019]图中，1
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微生物燃料电池MFC，2
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第一碳刷电极，3
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碳布电极，4
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第一转子，5
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第一进水口，6
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第一出水口，7
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第一取样口，8
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电阻，9
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微生物电化学反应器MEC，10
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第二碳刷电极，11
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铂网电极，12
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Ag/AgCl参比电极，13
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第二转子，14
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数据采集器，15
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第二取样口，16
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第二出水口，17
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第二进水口，18
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进水管道。
具体实施方式
[0020]本专利技术的实施例是在以本专利技术技术方案为前提下进行实施的，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。
[0021]实施例1
[0022]如图1所示，本实施例提供一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
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反硝化的装置，包括微生物燃料电池MFC1的第一出水口6与微生物电化学反应器MEC9的第二进水口17通过进水管道18相连接，碳布电极3与第二碳刷电极10耦合相连，第一碳刷电极2与铂网电极11通过串联电阻(优选为10Ω)8形成回路。污水先通过第一进水口5进入微生物燃料电池MFC1中，经第一转子4搅拌使其与污泥混合均匀，第一碳刷电极2为污泥提供附着点进行反应，反应周期中从第一取样口7进行取样，待反应周期结束后，由第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
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反硝化的装置，其特征在于，包括微生物燃料电池(1)和微生物电化学反应器(9)；其中，所述微生物燃料电池(1)包括第一碳刷电极(2)、碳布电极(3)、第一出水口(6)；所述微生物电化学反应器(9)包括第二碳刷电极(10)、铂网电极(11)、第二进水口(17)，所述第二进水口(17)通过进水管道(18)与第一出水口(6)相连接，所述第二碳刷电极(10)与碳布电极(3)耦合相连，所述铂网电极(11)与第一碳刷电极(2)通过串联电阻(8)形成回路。2.根据权利要求1所述一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
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反硝化的装置，其特征在于，所述第一碳刷电极(2)位于微生物燃料电池(1)的内部，所述碳布电极(3)位于微生物燃料电池(1)的侧面；第一出水口(6)位于微生物燃料电池(1)的上部，第一进水口(5)位于微生物燃料电池(1)的下部。3.根据权利要求1或2所述一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
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反硝化的装置，其特征在于，所述微生物燃料电池(1)中，还包括第一转子(4)和第一取样口(7)，其中，所述第一转子(4)位于微生物燃料电池(1)的内部且设置在第一碳刷电极(2)下方，所述第一取样口(7)位于微生物燃料电池(1)的顶部。4.根据权利要求1所述一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
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反硝化的装置，其特征在于，所述第二碳刷电极(10)、铂网电极(11)位于微生物电化学反应器(9)的内部；第二出水口(16)位于微生物电化学反应器(9)的上部，第二进水口(17)位于微生物电化学反应器(9)的下部。5.根据权利要求1或4所述一种微生物燃料电池耦合电驱动厌氧氨氧化
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反硝化的装置，其特征在于，所述微生物电化学反应器(9)中，还包括Ag/AgCl参比电极(12)、第二转子(13)、数据采集器(14)、第二取样口(15)，其中，所述Ag/AgCl参比电极(12)和第二转子(13)位于微生物电化学反应器(9)的内部，且第二转子(13)设置在第二碳刷电极(10)下方，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛军峰，王亚萌，王晓静，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：