本发明专利技术属于水资源处理技术领域，特别涉及一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺及装置。由阳极室，阴膜、中间脱盐室、阳膜和阴极室５个组成部分，阳极上布置产电微生物膜；污水流入阳极室，在产电微生物作用下被氧化去除，电子传导到阳极；中间脱盐室中阴离子穿过阴膜到达阳极，阳离子穿过阳膜达到阴极，实现脱盐过程并形成内电流；电子通过外电路负载到达阴极发生还原反应，实现产电过程。利用微生物燃料电池的内电流在处理污水、产电的同时脱盐，实现三效合一；本发明专利技术所述工艺简单，易操作，能耗低且效率高；所述装置结构简单，便于工业生产及使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水资源处理
，特别涉及一种用于同步产电脱盐的污水处 理工艺及装置。
技术介绍
水是人类赖以生存的重要自然资源。全球水环境的恶化和严重的能源危机， 迫切要求高效低耗的污水资源化技术，以缓解水资源的短缺和对能源的需求。地球十.水的总储量中97%是咸水(包括海水和苦咸水)，向大海和盐水湖索取淡水， 缓解日趋严重的世界性水危机，不仅已在全球科技界形成共识,也已成为各临海国 家的政府主张与开发新水源的对策。目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地 区，淡化水大约养活世界5%的人口，其中蒸馏法、电渗析、超滤-反渗透等是目 前主要的淡化工艺，这些工艺处理效率很高，但是随之而来的就是高额的电耗。 微生物燃料电池(Microbial fbel cell,简称MFC)是近年来发展起来的污水 处理新技术，由阳极、分隔膜和阴极三部分组成，它的基本原理是以产电微生物 的作用下，在阳极氧化去除污染物，将其化学能转化为电能，在处理污水的同时 产电。从2002年到现在，MFC输出功率提高了近万倍，初步显示出光明、诱人 的应用前景。常规的MFC研究思路是利用外电路的电流，但是在内电路，存在 相同大小的内电流；借鉴电渗析的原理，我们将内部的单一阳离子交换膜替换为 阳离子和阴离子两套膜，形成中间腔室，在中间腔室加入盐水，则可以利用MFC 的内电流在处理污水、产电的同时脱盐，实现三效合一。
技术实现思路
本专利技术以微生物燃料电池技术为基础，目的在于利用MFC同时实现处理污 水，产电以及脱盐过程。本专利技术提供了一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺， 其特征在于，包括以下步骤 (a)安装设备；4(b) 污水进入阳极室A，在产电微生物的作用下氧化去除污水中的污染物， 产电微生物将呼吸链的电于传递到阳极4，外电路电流方向为从阴极5流向阳极 4;(c) 内电路电流方向为从阳极4流向阴极5，含盐水连续流入中间脱盐室B， 由于阴膜2和阳膜3的选择性，阴离子和阳离子在电驱动力作用卜'，分别穿过阴 膜2和阳膜3到达阳极室A和阴极室C，实现脱盐过程；(d) 外电路的电子到达阴极5与电子受体结合，发生还原反应，完成产电过程。所述污水为可生化处理的有机废水。 所述产电微生物的种类包括geobacter和shewanella。 所述含盐水包括海水或苦咸水，含盐量为5-35g/L。所述电子受体包括化学催化还原的氧气、铁氰化钾以及微生物催化还原的氧 气、硝酸盐、二氧化碳。本专利技术还提供了一种用于同步产电脱盐的污水处理装置，其特征在于，阴膜 2和阳膜3将微生物燃料电池1分为阳极室A、中间脱盐室B和阴极室C;在阳 极室A内设置阳极4，在阴极室C内设置阴极5，并在阳极4上布置产电微生物 膜6。所述阴膜2和阳膜3为透过率不小于90%的无毒的工业用电渗析离子交换 膜，厚度为0.2~0.5mm，爆破强度不小于0.3MPa。所述阳极4上的产电微生物膜6的厚度为20 S0^im。所述阳极室A内阳极4及填充材料包括石墨颗粒或碳毡，粒径范围为l-5mm。所述阴极室C内阴极5及填充材料包括石墨颗粒或碳毡，粒径范围为l-5mm。本专利技术的有益效果为利用微生物燃料电池(MFC)的内电流在处理污水、 产电的同时脱盐，实现三效合一；本专利技术所述工艺简单，易操作，能耗低且效率 高；所述装置结构简单，便于工业生产及使用。附图说明图1为本专利技术所述脱盐微生物燃料电池的原理示意图。 图中标号l-微生物燃料电池；2-阴膜；3-阳膜；4-阳极；5-阴极；6-产电微生物膜。 具体实施例方式本专利技术提供了一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺及装置，下面结合附图 说明和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。图1为本专利技术所述脱盐微生物燃料电池的原理示意图。阴膜2和阳膜3将微 生物燃料电池1分为阳极室A、中间脱盐室B和阴极室C，其中，阴膜2和阳膜 3采用透过率为95%的无毒的工业用电渗析离子交换膜，厚度为0.3mm，爆破强 度为0.5MPa;在阳极室A内设置阳极4，在阴极室C内设置阴极5，并在阳极4 上布置厚度为40pm的产电微生物膜6，产电微生物使用geobacter，其中，阳极 4、阴极5以及阳极室A和阴极室B内的填充材料均为碳毡，粒径范围为1-5 mm， 阳极室A和阴极室B内的填充材料可以增大产电微生物的附着面积和阴极面积， 提高电流。安装完成设备后，阳极室A保持厌氧状态，可生化处理的有机废水进入阳极 室A，在产电微生物的作用下氧化去除污水中的污染物，产电微生物将呼吸链的 电子传递到阳极4，外电路电流方向为从阴极5流向阳极4;内电路电流方向为 从阳极4流向阴极5，含盐量为20g/L的海水连续流入中间脱盐室B，由于阴膜2 和阳膜3的选择性，阴离子和阳离子在电驱动力作用下，分别穿过阴膜2和阳膜 3到达阳极室A和阴极室C，实现脱盐过程；外电路的电子到达阴极5与电子受 体结合，发生还原反应，完成产电过程。目前此MFC输出功率约为300W/m3，污水处理负荷5kg/m3d，运行电流约 100 mA，对应的脱盐速率为90mM/d，随着MFC技术的进步，电流的增加将不 断的提高脱盐速率。权利要求1. 一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤(a)安装设备；(b)污水进入阳极室(A)，在产电微生物的作用下氧化去除污水中的污染物，产电微生物将呼吸链的电子传递到阳极(4)，外电路电流方向为从阴极(5)流向阳极(4)；(c)内电路电流方向为从阳极(4)流向阴极(5)，含盐水连续流入中间脱盐室(B)，由于阴膜(2)和阳膜(3)的选择性，阴离子和阳离子在电驱动力作用下，分别穿过阴膜(2)和阳膜(3)到达阳极室(A)和阴极室(C)，实现脱盐过程；(d)外电路的电子到达阴极(5)与电子受体结合，发生还原反应，完成产电过程。2. 根据权利要求l所述的一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺，其特征 在于，所述污水为可生化处理的有机废水。3. 根据权利要求l所述的一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺，其特征 在于，所述产电微生物的种类包括geobacter和shewanella。4. 根据权利要求l所述的一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺，其特征 在于，所述含盐水包括海水或苦咸水，含盐量为5-35g/L。5. 根据权利要求l所述的一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺，其特征 在于，所述电子受体包括化学催化还原的氧气、铁氰化钾以及微生物催化还原的 氧气、硝酸盐、二氧化碳。6. —种用于同步产电脱盐的污水处理装置，其特征在于，阴膜(2)和阳膜 (3)将微生物燃料电池(1)分为阳极室(A)、中间脱盐室(B)和阴极室(C);在阳极室(A)内设置阳极(4)，在阴极室(C)内设置阴极(5)，并在阳极(4) 上布置产电微生物膜(6)。7. 根据权利要求6所述的一种用于同步产电脱盐的污水处理装置，其特征在于，所述阴膜(2)和阳膜(3)为透过率不小于90%的无毒的工业用电渗析离 子交换膜，厚度为0.2~0.5mm，爆破强度不小于0.3MPa。8. 根据权利要求6所述的一种用于同步产电脱盐的污水处理装置，其特征 在于，所述阳极(4)上的产电微生物膜(6)的厚度为20 80^im。9. 根据权利要求6所述的一种用于同步产电脱盐的污水处理装置，其特征 在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于同步产电脱盐的污水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤： （ａ）安装设备； （ｂ）污水进入阳极室（Ａ），在产电微生物的作用下氧化去除污水中的污染物，产电微生物将呼吸链的电子传递到阳极（４），外电路电流方向为从阴极（５）流向 阳极（４）； （ｃ）内电路电流方向为从阳极（４）流向阴极（５），含盐水连续流入中间脱盐室（Ｂ），由于阴膜（２）和阳膜（３）的选择性，阴离子和阳离子在电驱动力作用下，分别穿过阴膜（２）和阳膜（３）到达阳极室（Ａ）和阴极室（Ｃ），实现脱盐 过程； （ｄ）外电路的电子到达阴极（５）与电子受体结合，发生还原反应，完成产电过程。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹效鑫，黄霞，梁鹏，罗甘布鲁斯，肖康，周颖君，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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