申請日2017.11.06
公開(公告)日2018.01.19
IPC分類號C02F9/14; C02F1/461; C02F1/72; C02F3/34; H01M8/16; C02F101/30
摘要
本發(fā)明公開了一種城市污水處理裝置，包括電解池以及微生物燃料電池。微生物燃料電池包括至少兩個并列設置的密閉厭氧陽極室及一個陰極室，且相鄰的密閉厭氧陽極室彼此互不連通，陰極室與至少兩個密閉厭氧陽極室通過質子交換膜連通;密閉厭氧陽極室總體積與陰極室體積相等;每個密閉厭氧陽極室內均勻設置兩組陽極電極;陰極室內設置有曝氣裝置及數個陰極電極;電解池包括至少兩個且并列設置的反應室，且每個反應室內設置有呈螺旋狀的陽極板、陰極板，且陽極板、陰極板彼此平行;微生物燃料電池與電解池通過穩(wěn)壓裝置連通，且陽極電極連通陽極板、陰極電極連通陰極板。使用本裝置處理污水更為徹底，污水處理效率較高，更加節(jié)能環(huán)保。
摘要附圖
權利要求書
1.一種城市污水處理裝置，其特征在于，包括：用于對污水進行處理的電解池，以及用于對電解池提供電能的微生物燃料電池;其中：
所述微生物燃料電池包括至少兩個并列設置的密閉厭氧陽極室及一個陰極室，且相鄰的密閉厭氧陽極室彼此互不連通，所述陰極室與所述至少兩個密閉厭氧陽極室通過質子交換膜連通;
所述密閉厭氧陽極室總體積與陰極室體積相等;
每個所述密閉厭氧陽極室內均勻設置兩組陽極電極;
所述陰極室內設置有曝氣裝置及數個陰極電極;
所述電解池包括至少兩個且并列設置的反應室，且每個反應室內設置有呈螺旋狀的陽極板、陰極板，且陽極板、陰極板彼此平行;
所述微生物燃料電池與所述電解池通過穩(wěn)壓裝置連通，且陽極電極連通陽極板、陰極電極連通陰極板。
2.根據權利要求1所述的城市污水處理裝置，其特征在于，所述兩組陽極電極包括單號陽極電極和雙號陽極電極，且各個所述密閉厭氧陽極室內的單號、雙號陽極電極分別串聯后再并聯。
3.根據權利要求2所述的城市污水處理裝置，其特征在于，每組所述陽極電極包括至少一根鈦刷電極，且通過頂板固定于所述密閉厭氧陽極室的密封蓋上。
4.根據權利要求3所述的城市污水處理裝置，其特征在于，所述鈦刷電極的刷毛表面設置有微孔或溝痕結構。
5.根據權利要求1所述的城市污水處理裝置，其特征在于，所述陰極電極數量與密閉厭氧陽極室數量比為2:1。
6.根據權利要求1所述的城市污水處理裝置，其特征在于，所述曝氣裝置包括偶數個曝氣頭，且每兩個曝氣頭串聯后再并聯連接曝氣機。
7.根據權利要求1所述的城市污水處理裝置，其特征在于，所述反應室底部內設漏斗形集泥槽。
8.根據權利要求7所述的城市污水處理裝置，其特征在于，所述陽極板、陰極板固定在所述反應室的頂蓋上，所述反應室頂蓋上設置有驅動裝置，所述驅動裝置與所述陽極板、陰極板連接。
9.根據權利要求1所述的城市污水處理裝置，其特征在于，每個所述密閉厭氧陽極室、陰極室、反應室底部分別設置有進出水管道，且在管道上設置有閥門和水泵;所述反應室底部還設置有排泥泵。
10.一種城市污水處理方法，使用權利要求1-9中任一項權利要求所述的城市污水處理裝置，其特征在于，包括如下步驟：
(1)調試安裝好所述城市污水處理裝置：將陽極電極插入到微生物燃料電池的密閉厭氧陽極室內，用密封蓋將密閉厭氧陽極室密封;將陽極板、陰極板插入電解池的反應室中，反應室頂蓋需留出空隙，以便排出電解產生的氣體;
(2)向微生物燃料電池注入生活污水，運行該微生物燃料電池;
(3)當穩(wěn)壓裝置中的電信號穩(wěn)定后，向電解池的反應室注入生活污水;
(4)電解池接通穩(wěn)壓裝置中的電源后，進行污水處理過程，期間，當穩(wěn)壓裝置中的電信號下降或消失時，更換微生物燃料電池中的生活污水;
(5)污水處理完成后，將經過處理的水排出，并將電解池的反應室中的污泥排出，再向電解池中注入未處理的生活污水再次進行污水處理過程。
說明書
一種城市污水處理裝置及污水處理方法
技術領域
本發(fā)明屬于污水處理技術領域，具體的是涉及一種城市污水處理裝置，及應用該裝置進行污水處理的方法。
背景技術
近年來，低碳環(huán)保、資源回收利用一直是社會可持續(xù)發(fā)展的熱門話題，對城市生活污水的高效低能降解，以及對其中N、P、K及有機質等肥料元素的收集利用有著長遠的發(fā)展前景。然而在實際的污水處理過程中，部分大分子、官能團等結構復雜的有機物難以得到有效地去除，同樣會有較多的Cu、Zn等重金屬離子殘留其中。目前應用廣泛的膜生物反應器(MBR)工藝、曝氣生物濾池(BAF)工藝及CASS工藝等在深度處理難降解有機物方面有一部分效果，但仍存在工藝落后，基建投資大，運行成本高，能耗達不到環(huán)境保護標準，以及處理后的水質不理想等缺點�，F在急需一種新型節(jié)能環(huán)保的污水處理工藝。
發(fā)明內容
由于微生物燃料電池是近十年來得到廣泛研究的一種綠色環(huán)保的新型能源，在消耗降解有機污染物的同時產生電能，而且沒有二次污染物生成，是理想的產能裝置。電化學法在污廢水的處理中已得到可靠的論證和應用，該工藝處理效果穩(wěn)定，污泥量少，重金屬富集于陰極附近可回收利用，且電化學設備緊湊，節(jié)省空間，運行便捷。因此，本發(fā)明旨在提供一種利用微生物燃料電池的城市污水處理裝置及相應的污水處理方法。
為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是：
一種城市污水處理裝置，包括：用于對污水進行處理的電解池，以及用于對電解池提供電能的微生物燃料電池;其中：微生物燃料電池包括至少兩個并列設置的密閉厭氧陽極室及一個陰極室，且相鄰的密閉厭氧陽極室彼此互不連通，陰極室與至少兩個密閉厭氧陽極室通過質子交換膜連通;密閉厭氧陽極室總體積與陰極室體積相等;每個密閉厭氧陽極室內均勻設置兩組陽極電極;陰極室內設置有曝氣裝置及數個陰極電極;電解池包括至少兩個且并列設置的反應室，且每個反應室內設置有呈螺旋狀的陽極板、陰極板，且陽極板、陰極板彼此平行;微生物燃料電池與電解池通過穩(wěn)壓裝置連通，且陽極電極連通陽極板、陰極電極連通陰極板。
更進一步的，兩組陽極電極包括單號陽極電極和雙號陽極電極，且各個密閉厭氧陽極室內的單號、雙號陽極電極分別串聯后再并聯。
更進一步的，每組陽極電極包括至少一根鈦刷電極，且通過頂板固定于密閉厭氧陽極室的密封蓋上。
更進一步的，鈦刷電極的刷毛表面設置有微孔或溝痕結構。
更進一步的，陰極電極數量與密閉厭氧陽極室數量比為2:1。
更進一步的，曝氣裝置包括偶數個曝氣頭，且每兩個曝氣頭串聯后再并聯連接曝氣機。
更進一步的，反應室底部內設漏斗形集泥槽。
更進一步的，陽極板、陰極板固定在反應室的頂蓋上，反應室頂蓋上設置有驅動裝置，驅動裝置與陽極板、陰極板連接。
更進一步的，每個密閉厭氧陽極室、陰極室、反應室底部分別設置有進出水管道，且在管道上設置有閥門和水泵;反應室底部還設置有排泥泵。
使用上述城市污水處理裝置進行城市污水處理的方法，包括如下步驟：
(1)調試安裝好城市污水處理裝置：將陽極電極插入到微生物燃料電池的密閉厭氧陽極室內，用密封蓋將密閉厭氧陽極室密封;將陽極板、陰極板插入電解池的反應室中，反應室頂蓋需留出空隙，以便排出電解產生的氣體;
(2)向微生物燃料電池注入生活污水，運行該微生物燃料電池;
(3)當穩(wěn)壓裝置中的電信號穩(wěn)定后，向電解池的反應室注入生活污水;
(4)電解池接通穩(wěn)壓裝置中的電源后，進行污水處理過程，期間，當穩(wěn)壓裝置中的電信號下降或消失時，更換微生物燃料電池中的生活污水;
(5)污水處理完成后，將經過處理的水排出，并將電解池的反應室中的污泥排出，再向電解池中注入未處理的生活污水再次進行污水處理過程。
與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：
1、本發(fā)明采用微生物燃料電池作為產能來源，即實現了有機污染物的降解處理，又為電解池中利用電化學氧化法進一步氧化分解大分子有機物提供電能，實現了污水處理，同時還能節(jié)約能耗。
2、本發(fā)明微生物燃料電池設置至少兩個密閉厭氧陽極室，且相鄰的密閉厭氧陽極室彼此互不連通，隔離培養(yǎng)微生物，有助于防止微生物因不明確的外界條件而引起的大面積衰亡現象發(fā)生。另外，本發(fā)明密閉厭氧陽極室中設置單、雙號電極，且分別串聯后再并聯，可以保證在微生物燃料電池運行狀態(tài)下，檢測附著于陽極電極上的微生物生長情況，以及陽極電極消耗、導電性能等，能夠更好的監(jiān)測微生物燃料電池的狀態(tài)。
3、本發(fā)明電解池反應室中設置有呈螺旋狀的陽極板、陰極板，且彼此平行，此結構對電解效果有一定的增強作用，可有效利用陰、陽極板的正反兩面增大有效的電子傳遞、接受面積，并且可以節(jié)省極板占用空間。另外，反應室頂蓋上設置有驅動裝置，可以使極板葉片對電解液進行攪動，用以沖刷吸附于陰極板表層的金屬離子沉積物，同時可以促進極板同心圓內部溶液中電子和外部電子交換互通，防止因內部電子分布不均而引起的極化現象。再者，反應室底部內設漏斗形集泥槽，使得富集重金屬的污泥沉淀能夠通過集泥槽底部的排泥泵排出反應室進行金屬回收，從而可以達到資源回收利用的目的。
4、本發(fā)明不僅避開了傳統活性污泥法對污染物質去除效果不徹底的弊端，還可以解決目前污水處理工藝能耗高、投資大的問題;而且，由于本發(fā)明結構的一體化設計，還能節(jié)約占地空間、方便運行管理。
